路由器的工作原理

5.1路由器的工作原理

如图5-1所示配置IP地址（此处省略，请读者自行配置），配置完成后，我们在R1上分别ping 12.1.1.2 、23.1.1.2、23.1.1.3，我们可以发现，在R1上ping 12.1.1.2可以通，但是ping 23.1.1.2、23.1.1.3都不通，这是什么原因了，学完本章的课程，大家就能理解了。

5-1 路由器的工作原理

5.1.1路由器根据路由表转发数据

一个数据包到达路由器以后，路由器根据数据包的目的IP地址查找路由表，如果有就根据路由表转发，如果没有就丢弃，下面我们来举两个例子：

举例1：如图5-1所示，在R1上访问12.1.1.2，数据转发流程如下：

第一步：数据包的源IP为12.1.1.1 目的IP为12.1.1.2，R1查看路由表看没有去12.1.1.0/24位的路由，R1的路由表如图5-2所示，通过查看路由表数据包从出接口g0/0/0发送出去。

<R1>display ip routing-table //查看路由表

Route Flags: R - relay, D - download to fib

------------------------------------------------------------------------------

Routing Tables: Public

Destinations : 4 Routes : 4

Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface

12.1.1.0/24 Direct 0 0 D 12.1.1.1 GigabitEthernet0/0/0

12.1.1.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 GigabitEthernet0/0/0

127.0.0.0/8 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0

127.0.0.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0

路由表中包含了如下参数：

Destination：表示此路由的目的地址。用来标识IP包的目的地址或目的网络。
Mask：表示此目的地址的子网掩码长度。与目的地址一起来标识目的主机或路由器所在的网段的地址。

将目的地址和子网掩码“逻辑与”后可得到目的主机或路由器所在网段的地址。例如：目的地址为12.1.1.0，掩码为255.255.255.0的主机或路由器所在网段的地址为12.1.1.0。掩码由若干个连续“1”构成，既可以用点分十进制表示，也可以用掩码中连续“1”的个数来表示。例如掩码255.255.255.0长度为24，即可以表示为24。

Proto：表示学习此路由的路由协议。
Pre：表示此路由的路由协议优先级。针对同一目的地，可能存在不同下一跳、出接口等多条路由，这些不同的路由可能是由不同的路由协议发现的，也可以是手工配置的静态路由。优先级高（数值小）者将成为当前的最优路由。各协议路由优先级请参见路由协议的优先级。
Cost：路由开销。当到达同一目的地的多条路由具有相同的路由优先级时，路由开销最小的将成为当前的最优路由。
Preference用于不同路由协议间路由优先级的比较，Cost用于同一种路由协议内部不同路由的优先级的比较。
NextHop：表示此路由的下一跳地址。指明数据转发的下一个设备。
Interface：表示此路由的出接口。指明数据将从本地路由器哪个接口转发出去。

第二步：数据从R2的G0/0/1到达路由器R2，路由器查看目的IP为12.1.1.2，为自己g0/0/1口的IP地址，发现是发给自己的，所以要给R1一个回应，源IP为12.1.1.2，目的IP为12.1.1.1，R2也要查看路由表，R2的路由表如图5-3所示，R2把数据包从G0/0/1口发送出去，到达R1，所以网络是通的。

<R2>display ip routing-table //查看R2的路由表

Route Flags: R - relay, D - download to fib

------------------------------------------------------------------------------

Routing Tables: Public

Destinations : 6 Routes : 6

Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface

12.1.1.0/24 Direct 0 0 D 12.1.1.2 GigabitEthernet0/0/1

12.1.1.2/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 GigabitEthernet0/0/1

23.1.1.0/24 Direct 0 0 D 23.1.1.2 GigabitEthernet0/0/0

23.1.1.2/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 GigabitEthernet0/0/0

127.0.0.0/8 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0

127.0.0.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0

举例2：如图5-1所示，在R1上访问23.1.1.3，数据转发流程如下：

数据包的源IP为12.1.1.1 目的IP为23.1.1.3，R1查看路由表看没有去23.1.1.0/24位的路由，R1的路由表如图5-2所示，发现路由表没去23.1.1.0路由，直接把数据包丢弃，所以网络不通

<R1>display ip routing-table //查看路由表

Route Flags: R - relay, D - download to fib

------------------------------------------------------------------------------

Routing Tables: Public

Destinations : 4 Routes : 4

Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface

12.1.1.0/24 Direct 0 0 D 12.1.1.1 GigabitEthernet0/0/0

12.1.1.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 GigabitEthernet0/0/0

127.0.0.0/8 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0

127.0.0.1/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0

5.1.2 路由信息获取的方式

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，路由获取有以下三种方式。

通过链路层协议发现的路由称为直连路由。
通过网络管理员手动配置的路由称为静态路由。
通过动态路由协议发现的路由称为动态路由。

直连路由

直连路由是路由器直连接口所在网段的路由，由设备自动生成。如图5-2所示，路由器R的g0/0/0接口所在的网段为10.1.1.0/24，g0/0/1接口所在的网段为20.1.1.0/24，只要路由器R的g0/0/1和g0/0/0的物理状态、协议状态都为UP，那么路由器R就会产生两条直连路由。

图5-2 直连路由

静态路由

路由静态是由管理员手式配置的路由条目，如图5-3所示，路由R不知道怎么去30.1.1.0/24这个网段，所以管理员在路由器R的路由表中手动添加一条去往30.1.1.0/24的路由。具体配置我们在静态路由会详细介绍，静态路由配置方便，对系统要求低，适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。缺点是不能自动适应网络拓扑的变化，需要人工干预。

5-3 静态路由

动态路由

动态路由是路由器通过动态路由协议（如OSPF、IS-IS、BGP等）学习到的路由，如图5-4所示，路由器R没有40.1.1.0/24的路由，它通过动态路由协议OSPF来学习40.1.1.0/24的路由，动态路由协议有自己的路由算法，能够自动适应网络拓扑的变化，适用于具有一定数量三层设备的网络。缺点是配置对用户要求比较高，对系统的要求高于静态路由，并将占用一定的网络资源和系统资源。