计算机网络知识点——7.网络层之路由协议

有类网中的IP路由选择：

如果目的网络为直连网络，则下一跳（next hop）为空。路由表（routing table）有时也被称为转发表（forwarding table）。

有类网的路由选择算法：

利用数据包中的目的地址得到目的网络号，然后查询路由表：

如果查询的结果为直连网，则直接把数据报从查到的接口转发到目的主机；
否则，如果查询得到下一跳（路由器），则把数据包转发给下一跳；
如果没有查到任何匹配项，则把数据包转发给默认路由器；
如果没有设置默认路由，则丢弃该数据报。

例：如果R60依次收到目的地址为10.1.1.20、166.132.5.5、202.118.201.227、
195.42.22.1、211.1.1.1的IP分组，R60转发它们的下一跳分别是什么？

当目的地址为10.1.1.20时，查询目的网络号为10，发往R12；

当目的地址为166.132.5.5时，查询目的网络号为166.132，查询到下一跳，为R34，则从接口2转发到下一跳；

当目的地址为202.118.201.227时，查询到目的网络号为202.118.201，下一跳为空，所以为直连网络，直接将数据转发到目的主机；

当目的地址为195.42.22.1时，查询目的地址不存在195.42.22，发往R5；

当目的地址为211.1.1.1时，没有查询到任何匹配项，所以将数据包转发到默认路由R5.

无类网络的IP路由选择：

匹配方法：目的IP地址and子网掩码==子网号，即是否等于子网号

最长匹配原则（The longest match rule）：当有多条路由都匹配时选择子网掩码最长的路由。

QA: how to forward packets with the following dest addr:

199.1.19.114
212.116.5.131
66.5.10.100

212.116.5.221

当目的地址为199.1.19.114时，与第二个子网掩码相与时，得到子网号为199.1.19.0，所以从接口2传到相应直连网主机上；

当目的地址为212.116.5.131时，最后8位为：10000011，与子网掩码相与子网号为212.116.5.128，没法成为192，所以从接口2转到下一跳R37；

当目的地址为66.5.10.100时，只能转发到默认路由R18上；

当目的地址为212.116.5.221时，最后8位为：11011101，与子网掩码相与，第一个和第三个均符合，但是第三个子网掩码较长，根据最长匹配原则，从2接口转到R33。

问题：下图为路由器R1的路由表：

如果R1依次收到目的地址为192.4.153.17、128.96.39.10、128.96.40.12、128.96.40.151和192.4.153.90的IP分组，R1转发它们的下一跳分别是什么？
解析：

192.4.153.17下一跳为：128.96.39.212；

128.96.39.10，对于路由表中第一个和第二个，可知子网号分别为：128.96.39.0和128.96.39.128,目的地址128.96.39.10与子网掩码相与后得到子网号为128.96.39.0，所以与路由表第一个相匹配，下一跳为：128.96.39.1；

128.96.40.12，与子网掩码相与后得到子网号为128.96.40.0，所以下一跳为199.1.3.1；

128.96.40.151，128.96.40.10010111与第三项子网掩码255.255.255.10000000相与后得到子网号为128.96.40.128，所以子网号128.96.40.0与之不匹配，找不到匹配项，转发到默认路由，下一跳为128.96.39.198；

192.4.153.01011010，与255.255.255.11000000相与之后得到子网号为192.4.153.64，不匹配，所以发往128.96.39.198；

路由表：

route print

如果多个条目匹配且其子网掩码长度相等，则会选择跃点数最小的路由。如果跃点数相同，则选择所有路线。（跃点数为需要经过的路由数目）

例题：下面的路由表为一台主机的路由表，该主机有一个有线网卡(BroadCom)和一个无线网卡(Intel)，接口编号分别为0x10003和0x10004。无线接口为活动接口，其IP地址、子网掩码和默认网关分别为192.168.2.101、255.255.255.0、192.168.2.1。

--下一跳(Gateway)：直连网(接口IP地址)或环回网络（127.0.0.1，即自己）。
--接口(interface): 发往某个接口(接口IP地址)或环回接口(127.0.0.1)
--最长匹配原则:多项匹配且子网掩码一样长时，选择metric最小的，
如果metric也一样，则同时转发到这些网络
当要发送的IP数据报的目的地址分别匹配路由表的第1~8项时，其含义为：
可选项：

在无线网络中进行多播
发给无线网络中的主机
在有线网络中进行广播
在无线网络中进行(远程)广播
在无线网络中进行广播
发给默认网关
发给环回网络（自己）

含义分别为：

发给默认网关
发给环回网络（自己）
发给无线网络中的主机
发给环回网络（自己）
在无线网络中进行广播（广播就是主机位全为1）
在无线网络中进行多播（224为多播地址，没有主机位）
在无线网络中进行广播
在有线网络中进行广播

路由协议：

路由器在收到一个数据报之后用其目的地址查找路由表（routing tables）得到下一跳，再把该数据报转发给下一跳。

路由表可以由管理员手工建立，也可以由路由协议（routing protocols）自动建立。所建立的路由分别称为静态路由和动态路由。默认路由和直连路由都是静态路由。

问题：当路由器为一个IP分组查询路由表，对于以下几种情况，路由器会怎么做？从可选项中选择最合适的（填字母）
(1)没有任何匹配项
(2)有匹配项，下一跳接口为以太网
(3)有匹配项，下一跳接口为PPP
(4)有匹配项，没有下一跳，匹配项的接口为以太网
(5)有匹配项，没有下一跳，匹配项的接口为PPP
可选项：
A.用IP分组的目的地址查询MAC地址 (ARP协议)
B.用下一跳的地址查询MAC地址 (ARP协议)
C.直接把IP分组封装成帧发送出去
D.用IP分组的源地址查询MAC地址 (ARP协议)
E.直接把IP分组发送出去
F.丢弃该分组
答案：FBCAC

自治系统：

整个因特网实际上有很多机构管理，每个机构管理自己的网络。它们有权决定采用什么协议和网络控制策略。这样在同一个机构管理下的网络称为一个自治系统（autonomous systems，AS）。也就是说，因特网实际上是由很多自治系统构成的。
用于在AS内（Intra-AS）建立动态路由的路由协议称为内部网关协议（Interior Gateway Protocols，IGP）。例如，RIP协议和OSPF协议。
用于在AS之间（inter-AS）建立动态路由的路由协议称为外部网关协议（Exterior Gateway Protocol,EGP）。例如，EGP协议，BGP协议。
在一个AS中可以使用多个IGP协议。使用同一个IGP协议的连通区域称为一个路由选择域（routing domain）。
每个中转AS（transit AS）都需要由IANA分配一个AS号，而末端AS（stub AS）不需要AS号。连入多个中转AS的末端AS称为多穴AS（multi-homed AS）。

问题：

（1）RIP协议属于（）

（2）OSPF协议属于（）

（3）BGP协议属于（）

（4）路由表中手工配置的路由项称为（）

（5）采用路由协议自动得到的路由称为（）

（6）直连网的路由和默认路由都属于（）

（7）路由协议所用的算法称为（）算法

可选项：路由，动态路由，静态路由，IGP协议，EGP协议

答案：IGP协议，IGP协议，EGP协议，静态路由，动态路由，静态路由，路由。

问：什么是自治系统（Autonomous System）？

A.a kind of automobile system
B.a kind of organization
C.a kind of web server
D.a kind of computer system
E.a kind of network

答案：E

问：以下哪个协议是外部网关协议(Exterior Gateway Protocol)?
A.RIP
B.OSPF
C.BGP
D.EIGRP
答：C

路由算法(routing algorithm)：

找路由间最短路径的算法。如link state和distance vecotr，之后的博客会继续介绍。