每周分享第二周之IP路由基本原理以及路由表转发原则

前言

本次分享主要介绍路由器的特点以及IP包转发过程，还有路由表的三个转发原则

一、     路由器的特点及IP包转发过程

路由器是工作在三层的网络设备，主要的作用为连接具有不同介质的链路、连接网络或子网，隔离广播、对数据报文进行寻址和转发以及交换和维护路由信息。

路由器的特点

--主要工作在OSI模型的物理层、数据链路层和网络层

--根据网络层信息进行路由转发

--提供丰富的接口类型

--支持丰富的链路层协议

--支持多种路由协议

IP网络的结构

--IP网络由多个网段构成，每个网段对应一个链路

--路由器负责将网段连接起来，适配链路层协议，在网络之间转发数据包，如下，IP网络的结构，不通的网段由路由器隔开

IP包转发

主机单播IP包发送，如下图示例

若目的地址所处网络号与本机所处网络号相同，则目的处于直连网段

路由器单播IP包转发，如下图示例

若目的地址所处网络号与本机任一接口的网络号相同，则目的处于相应接口直连网段

路由器通过查找路由信息判断下一跳路由器地址

主机接收IP包，如下图示例

如果IP包的目的地址符合下列情况之一，则主机接收此包

目的IP地址等于自己的IP地址

目的IP地址是一个广播地址

目的IP地址是一个组播地址，而本机的某个服务属于此组播组

否则主机的网络层丢弃此IP包

二、     IP路由基本原理

1、什么是路由

路由是指导IP报文发送的路径信息，如下图

假如PCA发送一个目的地址为N的数据包，首先会到达路由器RTA，路由器RTA根据本身设备的路由表信息，目的地址为N，下一跳RTB，转发给下一跳RTB，同样，RTB会根据自己的路由信息判断目的地址为N，下一跳RTC，从而转发给RTC，依次类推，数据正常到达网络N，找到目的地址。

2、路由表的构成

第一点说到的每个路由器会根据设备的路由信息查找到下一跳，这些信息就是存放在路由表中的，每个三层设备都会有一张路由表，路由表是路由器转发报文的判断依据。如下图是一个路由表的构成

目的地址：顾名思义就是IP包到达的目的地啦

下一跳接口：数据到达目的地址的下一跳地址，决定数据下一跳从哪台路由器转发出去

出接口：数据从本设备转发出去的接口

度量值：数据到达目的开销，影响cost值的有跳数、带宽等，后面会介绍

3、路由器的单跳操作

第一点讲到的，PCA发送一个数据包到达网络N的时候，需要经过中间的每台路由器进行转呀，也就是路由的是单跳进行操作的。参考如下

当一个IP报文入站到达路由器的时候，路由器首先会查找路由表，查看是否有匹配的路由，如果没有，则直接丢弃；如果有匹配的路由再找下一跳地址（用来判断接下来这个数据包如何转发）如果下一跳不在直连链路上，则以下一跳作为目的地址重新查找路由表，如果在直连链路上，直接送往下一跳设备封装转发出去。这是一台路由器的转发数据包的过程，依次类推，当数据包到达下一台路由器的时候，重复此操作。

4、路由表查找规则

当IP包到达路由器的时候，会查找路由表，接下来看下路由表的查找规则，

第一个原则：掩码最长原则如下图

假设PC发一个目的地址到40.0.0.2的单播包，首先此IP包会到达第一台路由器，假设为RTA，RTA会查询路由表，发现目的地址为40.0.0.0的有两条，此时看两条路由条目的掩码长度，匹配掩码长的路由条目，因为掩码越长、范围越小、匹配越精确（掩码参考第一周分享），所以匹配40.0.0.0/24的这条，下一跳是20.0.0.2，出接口E0/2，所以此数据包会从RTA的E0/2出去转发给RTB的20.0.0.2这个接口地址。RTB再查找路由表，将此数据包转发给40.0.0.2.这就是掩码最长原则。

第二个原则：迭代查询，如下图

PC发往一个目的地址去往50.0.0.2的数据包，首先到达第一台路由器，这个叫RTA，到达RTA之后，目的地址找到50.0.0.0/24这条路由，下一跳40.0.0.2，发现不在直连链路上，则以下一跳地址做为目的地址重新查找，此时目的地址是40.0.0.2，重复第一个原则。从ETH2出去，下一跳交给RTB的20.0.0.2，RTB查找路由表转发数据。这叫做迭代查询。

第三个原则：默认查询，见下图

假设PC发送一个去往30.0.0.2段的数据包，RTA查找路由表，但是目的地址并没有30.0.0.0段的，如果有0.0.0.0的，则匹配0.0.0.0的，因为0.0.0.0为任意地址，没有明细路由的时候匹配默认的路由转发。这个通常用在某公司的AF的配置中，写一条0.0.0.0/0的路由让内网能够找到去往外网的路由

5、路由的来源

上面讲到的路由器是根据路由表来转发IP包的，那么这些路由表里面的路由是如何来的呢，路由表的来源主要分为三类

①直连路由（下周分享）

--开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由。

②手工配置的静态路由（下周分享）

--无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓扑结构的网络。

③路由协议发现的路由（下周分享）

--开销大，配置复杂，无需人工维护，适合复杂拓扑结构的网络。

感谢小姐姐的分享，内容很实用:爱你:肥肠爱您

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学习了 。。。

厉害了小姐姐，必须赞啊

厉害了，好高级呀

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