学习笔记——路由网络基础——路由概述

一、路由概述

1、路由定义与作用

路由(routing)是指导报文转发路径信息，通过路由可以确认转发IP报文的路径。

路由：是指路由器从一个接口上收到数据包，根据数据包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。

路由(routing)的定义是指分组从源到目的地时，决定端到端路径的网络范围的进程。在OSI七层模型下，路由主要进行在第三次网络层：通过寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。路由器根据路由指导的IP报文的路径转发信息，路由提供的路径信息转发数据包。

路由的作用

通过IP地址能够寻找到一个唯一的网络节点，每个IP都有自己所属的网段，这些网络可能分布在世界各地，共同组成了全球的网络。

为了实现不同网段之间的相互通信，网络设备需要能够转发来自不同网段的IP报文，将其送达不同的IP网段。

路由设备是依据路由转发报文，到目的网段的网络设备。

最常见的路由设备∶路由器。路由设备维护着一张路由表，保存着路由信息。

路由器作用：为IP数据包进行路由(选路)，路由器会尽可能挑选一个最近最优的路径将报文送往想去的目的地。

路由转发：网关以及中间节点(路由器)根据收到的IP报文其目的地址选择一条合适的路径，并将报文转发到下一个路由器。在路径中的最后一跳路由器二层寻址将报文转发给目的主机的过程。

当路由器收到一个IP报文时，路由器根据该IP报文的目的地址匹配路由条目(或路由表项)

若有匹配的路由条目，则依据该条目中的出接口或下一跳等信息进行报文转发

若无匹配的路由条目，则路由器没有相关路由信息用于指导报文转发，此时会丢弃该报文。

2、路由信息介绍

路由中包含以下信息∶

目的网络∶标识目的网段。              子网掩码∶与目的地址共同标识一个网段。

出接口：数据包被路由后离开本路由器的接口。

下一跳∶路由器转发到达目的网段的数据包所使用的下一跳地址，这些信息标识了目的网段、明确了转发IP报文的路径。

通过路由中包含的信息，路由设备可以转发IP报文到相应的路径。

目的地址、掩码用于识别IP报文目的地址，路由设备将IP报文匹配到相应的路由之后，根据路由的出接口、下一跳确认转发的路径。

只有出接口并不能够确认转发IP报文的下一跳设备，还需要明确的下一跳设备地址。

3、路由表

路由表:中间节点选择路径所依赖的表项，用来转发数据包的一张“地图”。

路由表由一条条详细的路由条目组成，但不代表路由表中保存了所有路由，路由表只会保存"最优的"路由。

路由条目包含明确的出接口以及下一跳，这两项信息指导IP报文转发到相应的下一跳设备上。

可以将路由表视为位于路由器的控制平面，实际上路由表并不直接指导数据转发。

路由器在执行路由查询时，并不是在路由表中进行报文目的地址的查询，真正指导数据转发的是转发表(FIB)，路由器将路由表中的最优路由下载到FIB表，此后如果路由表中的相关表项发生变化，FIB表也将立即同步。

由于两张表的一致性，且路由表阅读起来更直观，因此在绝大多数场合，在阐述路由器数据转发过程时，会用"路由表"这个说法，实际上，路由器查询的是转发表(FIB)，位于控制层面的路由表(RIB)只是提供路由信息。

对路由表中的路由条目的管理，实际上就是路由器维护、管理路由信息的具体实现。

(1)路由器数据表的组成

具有路由功能的网络设备都维护两种重要的数据表：

一是路由表(RIB，Routing Information Base，路由信息库)位于路由器的控制层面；

二是转发表(FIB)位于路由器的数据平面，亦被称为转发表项，每条转发表项都指定要到达某个目的地所需通过的出接口及下一跳IP地址等信息。

路由进程：路由器支持OSPF和IS-IS多进程，可以根据业务类型划分不同的进程，不同的进程之间相互独立。

进程号是本地概念，不影响与其它路由器之间的报文交换。因此，不同的路由器之间，即使进程号不同也可以进行报文交换。

display ip routing-table      //查看RIB(路由表信息)。

display fib             //查看FIB(转发信息表)。

所有路由都会存在RIB表中，不论是可达路由还是不可达路由。FIB表存放的是可达的、并且为直接转发的路由。

(2)路由表组成

每个路由器都有路由表，路由表分为：本地核心路由表和协议路由表。

本地核心路由表：每台路由器中都保存着一张设备的本地核心路由表。路由器对各个协议的路由表中相同的表项进行优选，得到本地核心路由表，并把本地核心路由下发到FIB，指导转发。

本地核心路由表中的最优路由，是依据各种路由协议的优先级和度量值来选取的。(左图)

协议路由表：协议路由表中存放着该协议发现的路由信息。以OSPF路由表为例。(右图)

4、路由的分类

根据路由目的的不同，路由分为：

(1)网段路由：目的为网段，IPV4子网掩码长度小于32位或IPV6地址前缀长度小于128位。

(2)主机路由：目的为主机，IPV4子网掩码长度位32位或128位。

根据目的地与该路由是否直接相连，路由分为：   (1)直连路由   (2)间接路由

根据目的地类型不同，路由划分为：             (1)单播路由   (2)组播路由

5、路由信息获取方式

路由器依据路由表进行路由转发，为实现路由转发，路由器需要发现路由，以下为常见的路由获取方式。

直连路由∶直连接口所在网段的路由，由设备自动生成。

静态路由∶由网络管理员手工配置的路由条目。

动态路由∶路由器通过动态路由协议(如OSPF、IS-IS、BGP等)学习到的路由。

该路由连接该网络接口的状态必须为rip

路由器连接该网络的接口需要配置IP地址和子网掩码

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