IP路由基础

在企业网络当中，各个部门可以属于不同的局域网，或者各个分支机构和总部也可以属于不同的局域网。局域网内的主机可以通过交换机来实现相互通信，不同局域网之间的主机要想相互通信，可以通过路由器来实现，路由器工作在网络层，隔离了广播域，并可以作为每个局域网的网关，发现到达目的网络的最优路径，最终实现报文在不同网络间的转发

每个LAN网络可以划分多个VLAN(虚拟局域网)，可以划分多个广播域，VLAN内部的主机都可以通过交换机直接通讯

路由选路

路由器负责为数据包选择一条最优路径，并进行转发

路由器收到数据包后，会根据数据包中的目的IP地址选择一条最优的路径，并将数据包转发到下一个路由器，路径上最后的路由器负责将数据包送交目的主机

数据包在网络上的传输就好像是体育运动中的接力赛一样，每一个路由器负责将数据包按照最优的路径向下一跳路由器进行转发，通过多个路由器一站一站的接力，最终将数据包通过最优路径转发到目的地。当然有时候由于实施了一些特别的路由策略，数据包通过的路径可能并不一定是最佳的

路由器能够决定数据报文的转发路径。如果有多条路径可以到达目的地，则路由器会通过进行计算来决定最佳下一跳。计算的原则会随实际使用的路由协议不同而不同

再简单的看下下面的IP路由表

路由表中包含了路由器可以到达的目的网络。目的网络在路由表中不存在的数据包会被丢弃

路由器转发数据包的关键是路由表。每个路由器中都保存着一张路由表，表中每条路由表项都指明了数据包要到达某网络或某主机应通过路由器的哪个物理接口发送，以及可到达该路径的哪个下一跳路由器，或者不再经过别的路由器而直接可以到达目的地

路由表中包含了下列关键项：

• 目的地址（Destination）：用来标识IP数据包的目的地址或目的网络
• 网络掩码（Mask）：在IP编址课程中已经介绍了网络掩码的结构和作用。同样，在路由表中网络掩码也具有重要的意义。IP地址和网络掩码进行“逻辑与”便可得到相应的网段信息。如本例中：目的地址为8.0.0.0，掩码为255.0.0.0，相与后便可得到一个A类的网段信息(8.0.0.0/8)。网络掩码的另一个作用还表现在当路由表中有多条目的地址相同的路由信息时，路由器将选择其掩码最长的一项作为匹配项
• 输出接口（Interface）：指明IP数据包将从该路由器的哪个接口转发出去
• 下一跳IP地址（NextHop）：指明IP数据包所经由的下一跳路由器的接口地址

关于路由表的概念

根据来源的不同，路由表中的路由通常可分为以下三类：

• 链路层协议发现的路由（也称为接口路由或直连路由）
• 由网络管理员手工配置的静态路由
• 动态路由协议发现的路由

关于路径的最长匹配原则

路由器在转发数据时，需要选择路由表中的最优路由。当数据报文到达路由器时，路由器首先提取出报文的目的IP地址，然后查找路由表，将报文的目的IP地址与路由表中某表项的掩码字段做“与”操作，“与”操作后的结果跟路由表该表项的目的IP地址比较，相同则匹配上，否则就没有匹配上。 当与所有的路由表项都进行匹配后，路由器会选择一个掩码最长的匹配项

关于路由的优先级

路由器可以通过多种不同协议学习到去往同一目的网络的路由，当这些路由都符合最长匹配原则时，必须决定哪个路由优先

每个路由协议都有一个协议优先级（取值越小、优先级越高）。当有多个路由信息时，选择最高优先级的路由作为最佳路由

路由度量

如果路由器无法用优先级来判断最优路由，则使用度量值（metric）来决定需要加入路由表的路由

一些常用的度量值有：跳数，带宽，时延，代价，负载，可靠性等
跳数是指到达目的地所通过的路由器数目
带宽是指链路的容量，高速链路开销（度量值）较小
metric值越小，路由越优先

metric（度量值）代表距离。它们用来在寻找路由时确定最优路由路径。每一种路由算法在产生路由表时，会为每一条通过网络的路径产生一个数值（度量值），最小的值表示最优路径

路由器转发数据包

路由器收到一个数据包后，会检查其目的IP地址，然后查找路由表。查找到匹配的路由表项之后，路由器会根据该表项所指示的出接口信息和下一跳信息将数据包转发出去