【网络】IP的路径选择——路由控制

目录

路由控制表

默认路由

主机路由

本地环回地址

路由控制表的聚合

网络分层

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路由控制表

在数据通信中，IP地址作为网络层的标识，用于指定数据包的目标位置。然而，仅有IP地址并不足以确保数据包能够准确无误地送达到目标主机，因为网络结构复杂，数据包可能需要经过多个路由器才能到达最终目的地。为了实现这一目标，需要一种机制来“指明”数据包在传输过程中应该经过的路由器或路径，这就是路由控制表的作用。

路由控制表是每一台参与IP通信的主机和路由器都必须维护的一个关键数据结构。它包含了决定数据包发送路径的必要信息，基于这些信息，数据包能够被正确地转发至下一个节点，直至到达最终的目标地址。

路由控制表的构建方式主要有两种：静态路由控制和动态路由控制。静态路由控制是由网络管理员手动配置路由表项，这种方式适用于网络结构相对固定、变化不大的场景。而动态路由控制则是通过路由器之间的信息交换来自动更新路由表，这种方式更加灵活，能够适应网络拓扑的动态变化。为了实现动态路由控制，路由器之间需要运行特定的路由协议，这些协议负责收集、交换和维护路由信息，以确保路由表的准确性和时效性。

IP协议本身并不包含制作或维护路由控制表的机制。路由控制表的生成和更新是由另一类协议——路由协议来完成的。这些路由协议在网络层运行，与IP协议协同工作，共同确保数据包的正确传输。

路由器会选择最吻合的地址（比特位位数吻合最多的地址）作为下一跳数据包要去的子网的地址。

默认路由

路由表中不可能记录所有子网的地址，总会由匹配不上的情况，但数据包总要交给下一跳地址，此时要交付的就是默认路由地址。默认路由地址用0.0.0.0/0表示，但不代表下一跳子网地址就是0.0.0.0/0。

主机路由

IP地址 / 32 表示主机路由，主机路由是一种特殊的路由规则，它告诉路由器：“对于这个特定的IP地址（完整的，包括网络部分和主机部分），你应该直接将它发送到指定的下一跳地址，而不是根据它的网络部分来查找路由。”

这种方式通常用于需要精确控制数据包流向的场景，比如当网络中存在多个路径可以到达同一个网络，但我们希望某些特定的数据包只通过某个特定的路径发送时。通过使用主机路由，我们可以确保这些数据包能够按照我们的期望进行路由。

在某些情况下，网络中的特定主机可能需要通过特定的网络设备进行通信，或者需要绕过某些网络设备。这时，可以通过设置主机路由来满足这些特殊需求。

主机路由会让路由控制表膨大，导致网络性能下降。

本地环回地址

本地环回地址是一种特殊的IP地址，通常用来测试网络接口或进行本地通信。最常用的本地环回地址是IPv4中的127.0.0.1，它被称为“localhost”。这个地址表示主机自身，数据包发送到这个地址时不会离开主机，而是在本地回环。这意味着，当你通过环回地址发送数据时，这些数据仅在本地主机上循环，不会通过任何网络接口发送出去。这使得它非常适合测试和调试网络应用程序。

路由控制表的聚合

路由控制表的聚合是为了减少该表中条目数量，是由网络分层实现的

网络分层

通过调整子网掩码，可以将一个大网络划分为多个较小的子网，使网络更加层次化和组织化。比如，一个组织可能有一个大的IP地址块，可以通过子网掩码将其分成多个部门或区域，每个子网对应一个部门或楼层。

假设有一个网络使用IP地址块192.168.0.0/24，默认子网掩码是255.255.255.0，这个网络可以容纳256个IP地址（从192.168.0.0到192.168.0.255）。如果需要将这个网络分成两个子网，可以使用子网掩码255.255.255.128（/25），这样：

第一个子网：192.168.0.0/25（IP范围从192.168.0.0到192.168.0.127）
第二个子网：192.168.0.128/25（IP范围从192.168.0.128到192.168.0.255）

网络的分层可以极大的减少路由控制表中的条目，提高网络性能。