一、路由器的介绍

        路由器的是实现网络互连，在不同网络之间转发数据单元的重要网络设备。 路由器主要工作在OSI 参考模型的第三层（网络层 ），路由器的主要任务就是为 经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点 。

        为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（ Routing Table），供路由选择时使用。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。

        因此，当路由器接收到来自一个网络接口的数据包时，首先根据其中所含的目的地址查询路由表，决定转发路径（转发接口和下一跳地址 ），然后从 ARP缓存中调出下一跳地址的MAC地址， 将路由器自己的MAC地址作为源MAC，下一跳地址的MAC作为目的MAC封装成帧头，同时IP 数据包头的 TTL（Time To Live ）也开始减数 , 最后将数据发送至转发端口，按顺序等待，传送到输出链路上去。

在这个过程中， 路由器被认为执行两个最重要的基本功能：路由功能与交换功能。

二、路由加表原则

1）不同协议学到的同一目标网络的路由：比较路由协议优先级，谁优将谁的路由加入到全局路由表中。

2）同协议、同优先级：比较路由的cost开销值，谁的cost小，将谁加入到全局路由表中；

注意：下一跳不可达的路由，无论优先级与cost，不加入到全局路由表中！！！

三、路由器的基本功能

 1、路由功能：

        路由功能是指路由器通过运行动态路由协议或其他方法来学习和维护网络拓扑结构，建立，查询和维护路由表。

        路由表里则保存着路由器进行路由选择时所需的关键信息，包含了目的地址、 目的地址的掩码、下一跳地址、转发端口、路由信息来源、路由优先级、度量值（ metric ）等。

        路由信息可通过多种协议的学习而来， 其来源方式可分为直连路由、静态路由、缺省路由和动态路由。一个路由器上可以同时运行多个不同的路由协议，每个路由协议都会根据自己的选路算法计算出到达目的网络的最佳路径，但是由于选路算法不同， 不同的路由协议对某一个特定的目的网络可能选择的最佳路径不同。

        此时路由器根据路由优先级 （决定了来自不同路由来源的路由信息的优先权）选 择将具有最高路由优先级（ 数值最小）的路由协议计算出的最佳路径放置在路由表中，作为到达这个目的网络的转发路径（优先级顺序：直连路由（0）>动态路由OSPF（10）>动态路由IS-IS（15）  >静态路由（60）>动态路由RIP（120）），优先级可手动更改。

        而对于一个特定的路由协议，可以发现到达目的网络的所有路径，根据选路算法赋予每一条路径metric值，并比较metric值，选择metric数值最小的路径为最佳路径。

        在路由器的交换过程中查找路由时也可能会发现能匹配上多条路由条目。此时路由器将根据最长匹配原则 ( 最长匹配原则的优先级最高，大于优先级和metric)进 行数据的转发。路由器会选择匹配最深的，也就是说可以匹配的掩码长度最长的一条路由进行转发。

 2、转发功能：

        一般来说，路由器的主要工作是对数据包进行存储转发，具体过程如下：

        第一步：当一个数据帧到达某一端口，端口对帧进行CRC校验并检查其目的数据链路层地址是否与本端口符合。

        第二步：如果通过检查，则去掉帧的封装并读出IP数据包中的目的地址信息，查询路由表，并决定转发接口与下一跳地址。

        第三步：根据路由表中所查到的下一跳IP地址，再从ARP缓存中调出下一跳的 MAC地址，并将转发接口的MAC地址作为源MAC，下一跳地址的MAC作为 目的 MAC，封装成帧头。同时，IP 数据包头的TTL减一，并重新计算校验和。

        第四步：最后封装成帧，经转发接口发送到输出链路上去。

四、路由选择原理

1、最长匹配原则：

        1.1 当路由表中到达同一目标网络的有多条路由时，选择子网掩码最长的一条进行匹配转发；

2、负载分担：

        当到达同一目标网络有多条路由时，且优先级、开销值、子网掩码长度都相同时，会形成负载分担；

        去往一个目的网段，有多个路径，路由的AD值一致，metric值也一致，流量两条链路同时走

ip route 192.168.23.0 255.255.255.0 192.168.12.2

ip route 192.168.23.0 255.255.255.0 192.168.12.3

3、浮动路由：

        当到达同一目标网络有多条相同路径，更改优先级，使得优先级高的进行转发数据，优先级低的沉默作为浮动路由；

去往一个目的网段，有多个路径，一条为主，一条为备

指定两个下一跳，通过调整AD值，正常情况下，AD值小的路由加表，AD值大的大的隐藏在后台，

当主路由出现问题时才加入路由表，

ip route 192.168.23.0 255.255.255.0 192.168.12.2

ip route 192.168.23.0 255.255.255.0 192.168.12.3 10 

4、 汇总路由：

        改变子网掩码，通过汇总路由匹配明细，简化路由条目。

改变子网掩码，通过汇总路由匹配明细，从而简化路由表，减少配置量及路由负器载

ip route 192.168.0.0 255.255.252.0 192.168.254.1

实际上匹配了：

192.168.0.0/24

192.168.1.0/24

192.168.2.0/24

192.168.3.0/24

5、缺省路由（默认路由）：

        配置一条目标网络为0，子网掩码为0的静态路由，主要用于边缘路由器，用于匹配所有路由。

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.12.2

6、 黑洞路由：

将不需要的流量丢进null 0接口，是路由的一个黑洞接口。

ip route 10.10.10.0 255.255.255.0 null  0

7、loopback接口：也叫环回口，是一个逻辑、虚拟的接口。

主要作用：

        1）模拟路由器的直连接口，用于测试网络连通性；

        2）可用于设备管理地址（当设备供电，其他物理接口全部down，该接口也不会down，稳定）；

        3）其他广泛的用途。

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