路由（一）——路由原理及靜態路由
路由（一）——路由原理及靜態路由
路由原理
一、路由原理
路由是指分組從源到目的地時，決定端到端路徑的網路範圍的程序 。路由工作在OSI參考模型第三層——網路層的資料包轉發裝置。
路由器通過轉發資料包來實現網路互連。路由器通常連線兩個或多個由IP子網或點到點協議標識的邏輯埠，至少擁有1個物理埠。路由器根據收到資料包中的網路層地址以及路由器內部維護的路由表
路由的工作原理
路由器利用網路定址功能使路由器能夠在網路中確定一條最佳的路徑。IP地址的網路部分確定分組的目標網路，並通過 IP 地址的主機部分和裝置的 MAC 地址確定到目標節點的連線。
路由器的某一個介面接收到一個數據包時，會檢視包中的目標網路地址以判斷該包的目的地址在當前的路由表中是否存在。
如果發現包的目標地址與本路由器的某個介面所連線的網路地址相同，那麼馬上資料轉發到相應介面；如果發現包的目標地址不是自己的直連網段，路由器會檢視自己的路由表，查詢包的目的網路所對應的介面，並從相應的介面轉發出去；如果路由表中記錄的網路地址與包的目標地址不匹配，則根據路由器配置轉發到預設介面，在沒有配置預設介面的情況下會給使用者返回目標地址不可達的 ICMP 資訊。
簡單來說，路由有兩個主要功能：一是將資料包轉發到正確目的地，二是在轉發過程中選擇最佳的路徑。
最優路由的選擇
- 子掩網碼長度最長的優先匹配
- 選取理由協議中優先順序最小的優先匹配
- 相同協議下，選取metric值最小的優先匹配
- 如果以上都沒有路由匹配上，就匹配預設路由
註釋：路由表中的metric下的數字為路由指定所需躍點數的整數值(範圍是1～9999)，它用來在路由表裡的多個路由中選擇與轉發包中的目標地址最為匹配的路由。所選的路由具有最少的躍點數。
二、路由表
簡介
在計算機網路中，路由表（routing table）或稱路由擇域資訊庫（RIB, Routing Information Base），是一個儲存在路由器或者聯網計算機中的電子表格或類資料庫。
路由表儲存著指向特定網路地址的路徑（在有些情況下，還記錄有路徑的路由度量值）。路由表中含有網路周邊的拓撲資訊。路由表建立的主要目標是為了實現路由協議和靜態路由選擇。
簡單解釋：路由表就是路由器中維護的路由條目的集合，路由器是通過路由表來做路徑的選擇。
路由表的形成
1. 直通網段
- 配置IP地址
- 埠處於up狀態
- 形成直連路由
2. 非直通網段
需要靜態路由或者動態路由，將網段手動新增到路由表中
三、路由協議分類
路由協議分為兩大類：靜態路由和動態路由。
| 靜態路由 | 管理員手動配置路由 |
|---|---|
| 動態路由 | 路由間自動學習 |
依照路由器與其他自治系統的關係，有許多種類的路由協定：
主要為兩大類：內部閘道器路由協議（IGP）和外部閘道器協議（EGP）。
- 內部閘道器路由協議（IGP）
IGP是負責一個路由域（在一個管理域內運行同一種路由協議的域，稱為一個路由域）內路由的路由協議。主要分為距離向量路由協議和鏈路狀態路由協議。
| 分類 | 包括 |
|---|---|
| 距離向量路由協議 | RIP、EIGRP等 |
| 鏈路狀態路由協議 | OSPF、IS-IS等 |
- 外部閘道器路由協議（EGP）
EGP負責在自治系統之間或域間完成路由和可到達資訊的互動，主要用於傳遞路由，目前的主要協議有BGPv4。
四、靜態路由
靜態路由（Static routing），一種路由的方式，路由項由手動配置，而非動態決定。
與動態路由不同，靜態路由是固定的，不會改變，即使網路狀況已經改變或是重新被組態。
一般來說，靜態路由是由網路管理員逐項加入路由表。
預設路由
預設路由是靜態路由的一種特殊形式，它屬於靜態路由的一種，使用時有條件的，一般用於末梢/末節網路。
出現預設路由的原因：路由得檢視路由表而決定怎麼轉發資料包，用靜態路由一個個的配置，繁瑣易錯。如果路由器有個鄰居知道怎麼前往所有的目的地，可以把路由表匹配的任務交給它，省了很多事。
浮動路由
浮動路由指的是配置兩條靜態路由，預設選取鏈路質量優（頻寬大）的作為主路徑，當主路徑出現故障時，由頻寬較小的備份路由頂替，保持網路的不中斷。
靜態路由的優點、缺點及建議
| 靜態路由 | |
|---|---|
| 適用環境 | 適用於小規模的企業網路，大規模企業網路用動態路由 |
| 優點 | 配置靈活，管理員手動配置，節省鏈路開銷 |
| 缺點 | 當拓撲發生改變是，需要管理員去每臺路由器上修改路由設定 |
| 建議 | 五條以內的外部路由用靜態路由協議，五條以上的用動態路由協議 |
五、靜態路由例項
R4：
The device is running!
<Huawei>undo ter mo
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R4
[R4]int e0/0/0
[R4-Ethernet0/0/0]ip add 10.1.1.2 24
[R4-Ethernet0/0/0]q
[R4]int LoopBack 0
[R4-LoopBack0]ip add 192.168.1.10 24
[R4-LoopBack0]q
[R4]ip route-static 10.1.2.0 24 10.1.1.3
[R4]ip route-static 172.16.1.0 24 10.1.1.3
Info: The destination address and mask of the configured static route mismatched
, and the static route 172.16.1.0/24 was generated.
R2：
The device is running!
<Huawei>undo ter mo
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysn
[Huawei]sysname R2
[R2]int e0/0/0
[R2-Ethernet0/0/0]ip add 10.1.1.3 24
[R2-Ethernet0/0/0]int e0/0/1
[R2-Ethernet0/0/1]ip add 10.1.2.3 24
[R2-Ethernet0/0/1]q
[R2]ip route-static 192.168.1.0 24 10.1.1.2
Info: The destination address and mask of the configured static route mismatched
, and the static route 192.168.1.0/24 was generated.
[R2]ip route-static 172.16.1.0 24 10.1.2.4
Info: The destination address and mask of the configured static route mismatched
, and the static route 172.16.1.0/24 was generated.
R3
The device is running!
<Huawei>undo ter mo
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysn R3
[R3]int e0/0/0
[R3-Ethernet0/0/0]ip add 10.1.2.4 24
[R3-Ethernet0/0/0]q
[R3]int loopb 0
[R3-LoopBack0]ip add 172.16.1.10 24
[R3-LoopBack0]q
[R3]ip route-static 10.1.1.0 24 10.1.2.3
[R3]ip route-static 192.168.1.0 24 10.1.2.3
Info: The destination address and mask of the configured static route mismatched
, and the static route 192.168.1.0/24 was generated.
R3與R4的環回口間的通訊：
R4
[R4]ping -a 192.168.1.10 172.16.1.10
PING 172.16.1.10: 56 data bytes, press CTRL_C to break
Reply from 172.16.1.10: bytes=56 Sequence=1 ttl=254 time=60 ms
Reply from 172.16.1.10: bytes=56 Sequence=2 ttl=254 time=30 ms
Reply from 172.16.1.10: bytes=56 Sequence=3 ttl=254 time=60 ms
Reply from 172.16.1.10: bytes=56 Sequence=4 ttl=254 time=50 ms
Reply from 172.16.1.10: bytes=56 Sequence=5 ttl=254 time=60 ms
--- 172.16.1.10 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted
5 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 30/52/60 ms
R3
[R3]ping -a 172.16.1.10 192.168.1.10
PING 192.168.1.10: 56 data bytes, press CTRL_C to break
Reply from 192.168.1.10: bytes=56 Sequence=1 ttl=254 time=100 ms
Reply from 192.168.1.10: bytes=56 Sequence=2 ttl=254 time=50 ms
Reply from 192.168.1.10: bytes=56 Sequence=3 ttl=254 time=60 ms
Reply from 192.168.1.10: bytes=56 Sequence=4 ttl=254 time=60 ms
Reply from 192.168.1.10: bytes=56 Sequence=5 ttl=254 time=70 ms
--- 192.168.1.10 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted
5 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 50/68/100 ms
總結
熟悉路由的工作原理及靜態路由的優缺點，對於熟悉網路層的資料傳輸方面有一定的作用。