路由器

LAN与广播域

一个AS通常由多个不同的局域网组成。以企业网络为例，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。

此例中，RTA和RTB把整个网络分成了三个不同的局域网，每个局域网为一个广播域。LAN1内部的主机直接可以通过交换机实现相互通信，LAN2内部的主机之间也是如此。但是，LAN1内部的主机与LAN2内部的主机之间则必须要通过路由器才能实现相互通信。

概述

路由：路由从源主机到目标主机的转发过程。

路由器的工作原理

路由器的工作原理：接收数据包 -> 查看目的地址 -> 与路由表进行匹配找到转发端口 -> 转发到该端口

1、主机1.1要发送数据包给主机4.1，因为IP地址不在同一网段，主机会将数据包发送给本网段的网关路由器A

2、路由器A接收到数据包，查看数据包IP首部中的目标IP地址，再查找自己的路由表。数据包的目标IP地址是4.1，属于4.0网段，路由器A在路由表中查到4.0网段转发的接口是S0接口。于是，路由器A将数据包从S0接口转发出去。

3、每个路由器都是按这样的步骤去转发数据，直到到达了路由器B，用同样的转发方法，从E0口转发出去，4.1主机接收到这个数据包。

路由选路

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。

路由表

路由器中维护的路由条目的集合路由器根据路由表做路径选择。

路由表有两种网段类型:

1. 直连网段：该路由器自身的接口IP网段（接口IP配置并开启接口将自动生成）
2. 非直连网段：其他路由器的网段（生成方法：A.手工配置/静态路由；B.自动学习/动态路由）

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。
• 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

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。

路由优先级

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；

因此，图示中metric=1+1=2的路由是到达目的地的最优路由，其表项可以在路由表中找到。

静态路由

直连路由有直连网段形成，然后非直连的路由需要静态路由或动态路由来填进路由器的路由表中。

静态路由：由管理员手工配置的，是单向的缺乏灵活性。

默认路由

当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时，路由器把请求转发到默认路由接口。

当目标地址既匹配静态路由又匹配默认路由时，优选静态路由条目对应端口进行转发。当静态路由失效时，才匹配默认路由，根据默认路由进行转发。

例如：你站在楼道的最末端，不论去哪里，都只有一个方向可以走，那么，可以给你设置一条默认路由：你不论去哪儿，都要向这个方向走。但是如果站在楼道的中央，你至少有两种选择，向左或向右，那么这个时候至少需要配置一条静态路由。