路由器以及路由工作原理

路由器以及路由工作原理

路由器是计算机网络中重要的设备之一，用于连接多个网络并转发数据包。本文将详细介绍路由器的工作原理，包括路由表的构成、路由协议以及数据包转发规则等。

路由器的基本概念

路由器

路由器是一种网络设备，用于将网络数据包从一个网络节点传输到另一个网络节点。它通常用于将多个计算机连接到一个共享的网络连接。路由器是能够将数据报文在不同的逻辑网段之间转发的设备。

路由

路由可以指导路由器将怎样进行数据报文发送的路径。每条路由都包含有目的地址、吓一跳、到目的地的代价等要素。

路由表

路由表是一个网络设备中的一张表，用于存储不同目的地的网络地址和其对应的最佳路径。当网络设备收到一个数据包时，会根据路由表中的信息进行转发决策，确定将数据包发送到哪个接口或下一个路由器。路由表的目的是帮助网络设备进行数据包的有效转发，以实现网络通信。每条路由都包含有每一台路由器都有路由表，路由器存储在路由表中。

路由原理

什么是路由

路由是指导IP报文发送的路径信。路由器的特点是逐跳转发，这是路由逐跳性，即路由只指导本地转发行为，不影响其他设备转发行为，设备之间的转发是相互独立的。

路由协议

路由器用来计算、维护网络路由信息的协议，通常有一定的算法，工作在传输层或应用层。常见的路由协议有RIP、OSPF、BGP 等。

路由原理

1. 数据包转发：路由器接收到数据包后，会查看数据包的目标地址，并根据路由表中的信息决定将数据包发送到哪个网络接口。通常，路由器会根据目标地址的网络前缀进行匹配，以确定应该转发到哪个网络。
2. 路由表：路由器会维护一个路由表，记录着目标网络地址和转发出口的对应关系。路由表可以手动配置，也可以通过路由协议动态学习和更新。路由表中的条目包含目标网络地址、子网掩码、下一跳地址等信息。
3. 路由选择：在路由表中存在多个匹配的条目时，路由器需要根据一定的策略选择最佳的路由路径。常用的路由选择策略包括最短路径、最小负载、策略路由等。
4. 路由更新：路由器之间需要交换路由信息，以便了解整个网络的拓扑结构和最新的路由信息。路由更新可以通过路由协议实现，路由器定期向相邻路由器发送路由更新消息，并接收和处理来自其他路由器的路由更新消息。

路由表的形成

路由表的构成：

路由表是路由器转发报文的判断依据。

路由表中包含了下列要素：

• 目的地址/网络掩码（Destination/Mask）：用来标识IP 数据报文的目的地址或目的网络。将目的地址和网络掩码“逻辑与”后可得到目的主机或路由器所在网段的地址。
• 出接口（Interface）：指数据包在路由器中从哪个物理接口或逻辑接口发出的
• 下一跳地址（Next-hop）：更接近目的网络的下一个路由器地址。
• 度量值（Metric）：IP包需要花费多大的代价才能到达目标，主要作用是当网络存在到达目的网络的多个路径时，路由器可依据度量值而选择一条较优的路径发送IP报文，从而保证 IP报文能更快更好的到达目的。
• 主机路由：掩码长度是32位的路由，表明此路由匹配单一IP地址；
  子网路由：掩码长度小于 32但大于0，表明此路由匹配一个子网；
• 默认路由：掩码长度为O，表明此路由匹配全部IP地址

路由器转发规则

路由器的基本转发机制：

1. 需要有去往目标IP的路由；
2. 路由出接口成下一跳地址可达：
3. 发现所有可能的路径；
4. 选择最优的路由来转发数据包；
5. 维护并校验路由表中路由信息。

路由转发规则优先级顺序主要遵循以下原则：

路由转发规则

1. 策略路由（PBR）：优先级最高，基于源地址进行路由选择。
2. 最长掩码匹配原则：掩码长度越长，优先级越高。例如，对于目的地192.168.1.1，掩码为24位的路由（192.168.1.0 255.255.255 0）优先级高于掩码为16位的路由（172.16.1.1 192.168.0.0 255.255.0.0）。
3. 路由优先级：数值越小，优先级越高。例如，OSPF的优先级为10，而静态路由的优先级为60，因此OSPF的优先级高于静态路由。
4. 路由开销：在路由优先级相同的情况下，开销小的路径优先，开销值越小，表示开销越小。
5. 路由来源：直连路由的优先级高于静态路由，而静态路由的优先级高于动态路由。动态路由中，OSPF的优先级高于RIP。

综上所述，路由转发规则的优先级顺序是根据策略路由、最长掩码匹配、路由优先级、路由开销以及路由来源等多个因素综合决定的。