路由器主要工作在网络层（第三层），这是根据OSI七层模型（开放系统互联参考模型）来划分的。OSI模型将网络通信分为七个层次，从下到上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。路由器主要负责在网络层进行数据包的转发。
网络层的功能
网络层的主要功能包括：
- 寻址：为每个数据包分配一个目标地址，以便数据能够被正确地发送到目的地。
- 路由选择：决定数据包的最佳路径，通过分析网络拓扑结构和当前网络状况来选择最优路径。
- 分段与重组：由于不同网络可能有不同的最大传输单元（MTU），路由器需要对数据包进行分段或重组以适应不同的网络环境。
路由器的工作原理
当一台计算机想要向另一台计算机发送数据时，它首先将数据封装成数据包，并将其发送给最近的路由器。这个路由器检查数据包的目标IP地址，并根据其内部的路由表决定最佳的下一跳路由器。这个过程会一直持续，直到数据包到达目标计算机所在的网络。在这个过程中，路由器可能会对数据包进行必要的处理，如分段或重组，以确保数据能够顺利传输。
案例分析
假设有一个公司网络，包含多个部门，每个部门都有自己的子网。公司还连接到了互联网。路由器在这个网络中扮演着关键角色：
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内部路由：路由器负责在公司的各个子网之间转发数据包。例如，销售部的电脑想要访问财务部的文件服务器，路由器会根据路由表将数据包从销售部的子网转发到财务部的子网。
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外部路由：路由器还负责将公司内部网络与互联网连接起来。当员工想要访问外部网站时，他们的请求会被路由器转发到互联网上的相应服务器。同样，来自互联网的数据也会通过路由器被转发到正确的内部设备。
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NAT（网络地址转换）：为了保护内部网络的安全并节省公网IP地址，路由器通常还会执行NAT功能。这意味着路由器会将内部网络中的私有IP地址转换为公共IP地址，以便与外部网络通信。当外部网络返回数据时，路由器再将公共IP地址转换回私有IP地址，确保数据能够准确无误地送达内部网络中的目标设备。
通过上述案例可以看出，路由器不仅在不同网络之间起到了桥梁的作用，还承担了重要的安全职责，是现代网络架构中不可或缺的一部分。