路由器的工作原理与数据包转发过程详解

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路由器的工作原理与数据包转发过程详解

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CSDN

https://blog.csdn.net/2201_75549363/article/details/139337202

路由器是网络通信中的关键设备，它能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发过程中选择最佳路径。本文将详细介绍路由器的工作原理、路由表的形成、静态路由和默认路由的概念，以及路由器转发数据包的封装过程。

路由器的工作原理

路由器的核心功能是根据路由表转发数据包。具体过程如下：

接收数据包
查看目的地址
与路由表进行匹配，找到转发端口
将数据包转发到该端口

例如，主机1.1要发送数据包给主机4.1，因为IP地址不在同一网段，主机会将数据包发送给本网段的网关路由器A。路由器A接收到数据包后，查看数据包IP首部中的目标IP地址，再查找自己的路由表。数据包的目标IP地址是4.1，属于4.0网段，路由器A在路由表中查到4.0网段转发的接口是S0接口。于是，路由器A将数据包从S0接口转发出去。网络中的每个路由器都是按这样的步骤去转发数据，直到到达了路由器B，用同样的转发方法，从E0口转发出去，4.1主机接收到这个数据包。

路由表的形成

路由表是路由器中维护的路由条目的集合，路由器根据路由表做路径选择。路由表中记录了网段IP地址和对应下一跳接口的接口号。

直连网段：与路由器直接相连的网段，配置IP地址，端口UP状态，形成直连路由
非直连网段：与路由器不直接相连的网段，需要静态路由或动态路由，将网段添加到路由表中

静态路由和默认路由

静态路由

静态路由是由管理员手工配置的，是单向的，并且缺乏灵活性。静态路由需要管理员逐条写入，而且不能对网络的改变做出反应。因此，静态路由通常用于网络规模不大、拓扑结构相对固定的网络中。如果网络拓扑变了，管理员又要手动配置。

默认路由

默认路由是一种特殊的静态路由，当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时，路由器会将请求转发到默认路由接口。默认路由的优先级最低，如果同时存在静态路由，它会优先匹配静态路由。

使用场景：

网络只有一个唯一的路径能够到达其他网络
末梢网络（Stub Network）时，默认路由会大大简化路由器的配置

路由器转发数据包的封装过程

在路由器转发数据包的过程中，IP地址保持不变，而MAC地址会根据转发路径的变化而变化。这个过程可以总结为：

主机A将数据包发送给路由器
路由器检查数据包的目的IP地址
根据路由表选择下一跳
更改数据包的MAC地址为下一跳路由器的MAC地址
将数据包转发到下一跳

配置示例

下面是一个配置静态路由和默认路由的示例：

# 配置接口IP地址
int g0/0/0
IP add 192.168.1.1 24
dis ip int b //查看接口对应IP地址，接口状态

# 配置静态路由
ip route-static 网络号 子网掩码 下一跳IP
ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 下一跳IP //默认路由配置

# 查看路由表
dis ip routing-table