Основные функции маршрутизаторов:
- Определение оптимального пути для передачи пакетов
- Пересылка пакетов к месту назначения
Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы найти оптимальный путь для пересылки пакетов. Когда маршрутизатор получает пакет, он проверяет адрес назначения пакета и использует таблицу маршрутизации для поиска оптимального пути к нужной сети. Кроме того, в таблице маршрутизации учитывается, какой интерфейс следует использовать для пересылки пакетов в каждую известную сеть. Если оптимальный маршрут найден, маршрутизатор инкапсулирует пакет в кадр канала передачи данных исходящего или выходного интерфейса и пересылает пакет до пункта назначения.
Маршрутизатор может получать пакет, который инкапсулирован в кадр канала передачи данных одного типа, и отправить пакет из интерфейса, который использует другой тип кадра канала передачи данных. Например, маршрутизатор может получить пакет на интерфейсе Ethernet, но должен переслать пакет из интерфейса, настроенного с помощью протокола «точка-точка» (PPP). Инкапсуляция канала передачи данных зависит от типа интерфейса маршрутизатора и типа передающей среды, к которой он подключен. Различные технологии каналов передачи данных, к которым может подключиться маршрутизатор, включают в себя Ethernet, PPP, Frame Relay, DSL, кабельные и беспроводные сети (802.11, Bluetooth и др.).
На рисунке демонстрирует передачу пакета от ПК источника до ПК назначения. Обратите внимание, что именно маршрутизатор отвечает за поиск сети назначения в своей таблице маршрутизации и пересылку пакета до пункта назначения. В этом примере маршрутизатор R1 получает пакет, инкапсулированный в кадр Ethernet. После деинкапсуляции пакета маршрутизатор R1 использует IP-адрес назначения пакета для поиска соответствующего сетевого адреса в своей таблице маршрутизации. После того, как в таблице маршрутизации найден сетевой адрес, маршрутизатор R1 инкапсулирует пакет внутри кадра PPP и пересылает пакет маршрутизатору R2. Аналогичный процесс выполняется на маршрутизаторе R2.
Решения маршрутизации
Основная функция маршрутизатора заключается в определении оптимального пути для отправки пакетов. Для определения оптимального пути маршрутизатор ищет в своей таблице маршрутизации сетевой адрес, соответствующий IP-адресу места назначения пакета.
Результаты поиска могут вывести один из трех видов путей:
- Сеть с прямым подключением — если IP-адрес назначения пакета принадлежит устройству в сети с прямым подключением к одному из интерфейсов маршрутизатора, то этот пакет пересылается напрямую в устройство назначения. Это означает, что IP-адрес назначения пакета — это узловой адрес в той же подсети, что и интерфейс маршрутизатора.
- Удаленная сеть — если IP-адрес назначения пакета принадлежит удаленной сети, пакет пересылается на другой маршрутизатор. Отправить пакет в удаленные сети можно только с помощью пересылки на другой маршрутизатор.
- Маршрут не определен — если IP-адрес назначения пакета не принадлежит подключенной или удаленной сети, маршрутизатору нужно определить, доступен ли «шлюз последней надежды». «Шлюз последней надежды» задается, когда на маршрутизаторе настроен или известен маршрут по умолчанию. Если есть маршрут по умолчанию, то пакет пересылается на «шлюз последней надежды». Если маршрутизатор не располагает маршрутом по умолчанию, то пакет отбрасывается.
Оптимальный путь
Определение оптимального пути подразумевает оценку нескольких путей в одну и ту же сеть назначения и выбор оптимального или кратчайшего пути для прохождения этого маршрута. Когда существует несколько путей до одной сети, каждый путь использует различный выходной интерфейс маршрутизатора для достижения сети.
Протокол маршрутизации выбирает наилучший путь, исходя из значения или метрики, используемых для определения расстояния до сети. Метрика — это числовое значение, используемое для измерения расстояния до заданной сети. Наиболее оптимальным путем к сети является путь с наименьшей метрикой.
Протоколы динамической маршрутизации обычно используют собственные правила и метрики для построения и обновления таблиц маршрутизации. Алгоритм маршрутизации генерирует значение (или метрику) для каждого пути через сеть. Метрики могут основываться на одной или нескольких характеристиках пути. Некоторые протоколы маршрутизации выбирают маршрут на основе нескольких метрик, объединяя их в одну метрику.
Далее приведен список динамических протоколов и используемых ими метрик:
- Протокол RIP — количество переходов.
- Протокол OSPF («алгоритм кратчайшего пути») — метрика компании Cisco, основанная на суммарной полосе пропускания от источника до места назначения.
- Протокол EIGRP (усовершенствованный протокол внутренней маршрутизации между шлюзами, EIGRP) — пропускная способность, задержка, нагрузка и надежность.
Таблица маршрутизации
В таблице маршрутизации маршрутизатора хранится следующая информация:
- Маршруты с прямым подключением — это маршруты, поступающие из активных интерфейсов маршрутизатора. Маршрутизаторы добавляют маршрут с прямым подключением, когда интерфейс настроен с IP-адресом и активирован.
- Удаленные маршруты — это удаленные сети, подключенные к другим маршрутизаторам. Маршруты к этим сетям могут быть настроены статически либо динамически с помощью протоколов динамической маршрутизации.
В частности, таблица маршрутизации представляет собой файл данных в ОЗУ, используемый для хранения информации о сетях с прямым подключением и удаленных сетях. Таблица маршрутизации содержит ассоциации с сетями или следующими переходами. С помощью этих ассоциаций маршрутизатор узнает о том, что достигнуть конкретного места назначения можно с помощью отправки пакета на определенный маршрутизатор, который представляет собой следующий переход на пути до пункта назначения. Также ассоциация со следующим переходом может быть исходящим или выходным интерфейсом для следующего назначения. 
На рисунке представлены сети с прямым подключением и удаленные сети маршрутизатора R1.