3-ip路由基础

1. 路由器是什么

  相信大家平时上网的时候都会用到一个路由器,通过连接路由器的网络接口上网,那么大家有没有想过路由器为什么能上网?为了弄明白这个问题,首先我们得知道路由器是个什么东西。

  简单来说,路由器就是一个上网用到的设备,同时也是组成网络的重要路由设备,为每一个数据包选择转发路径,即通过路由寻址选择一条最佳的转发路径,然后把数据从这条路径转发出去。

  同时,路由器还是一个三层设备,它工作在物理层,数据链路层,网络层。作为物理设备,路由器要把它收到的信号进行再生,作为数据链路层设备,路由器要检查分组中的物理地址,作为网络层设备,路由器则要检查分组中的网络层地址。

2. 路由寻址和转发

  当一台主机发送数据给同一网段下的另一台主机时,假设这两台主机连接在一台交换机下,那么数据就可以不需要经过路由器,只需要在交换机中转发数据。如果这两台主机不是在同一网段下相互发送数据时,就需要通过路由器来中转发送数据。

  通常路由器收到数据后,会根据数据包中的目的ip地址选择出一条最佳路径,然后将数据包转发到这条路径的下一个路由器,然后这条路径中最后的路由器将数据包转发给目标主机。

3. IP路由表

  前面说过,路由器转发数据会选择出一条最佳路径,然后把数据转给到这条路径的下一个路由器,那么路由器是怎么计算的呢?

  通常每个路由器中都会有一张路由表,路由器会根据路由表中的路由信息选择出一条最佳路径,且不同网段间的数据转发都是要根据这个路由表来转发的。

路由表中有以下关键的几项:

目标地址:一般是ip数据包中的目的地址或目的网络
网络掩码:通过目标地址和网络掩码进行与运算就可以得到目标网络
转发接口:指明ip数据包从路由器的哪个接口转发出去
下一跳ip地址:指明ip数据包转发到下一跳路由接口的ip地址

  下面,我们从一张图来看数据具体的转发过程,不过这里我们只看PC1到R1设备之间的数据转发过程,其他都是类似的,如下图所示:
这里写图片描述

  假设PC1给PC2发送数据,首先这个数据会封装成一个ip数据包,源地址为PC1的ip地址,目标地址为PC2的ip地址。PC1会把这个ip数据包转发给出口ip(即R1设备的f0/0接口的地址192.168.0.1),然后这个ip数据包会从R1路由设备转发出去,下面我们来看一下R1是怎么转发数据的。

  1. R1拿到这个ip数据包进行拆包,拿到目标ip地址(192.168.1.2)跟自己的ip地址(192.168.0.1)比较,不匹配则查找路由表

  2.然后R1设备根据目标ip地址(192.168.1.2)查找路由,如下图所示,192.168.1.0是一个网段,172.16.0.2是下一跳路由的ip地址

这里写图片描述
R1设备路由表

  然后把目标ip地址跟192.168.1.0路由的网络掩码进行与运算,得出目标ip地址所在网段与自己的网段进行匹配,如果一样,再根据路由信息中的下一跳路由的ip地址172.16.0.2,从R1的f0/1接口的172.16.0.1地址转发出去。

  在转发前,会把该ip数据报的源地址封装成R1的f0/1口的172.16.0.1地址,目标地址不变。

  3. R2设备收到该ip数据包后,重复R1的步骤,直到PC2收到该ip数据包拆包,拿到目标地址与自己的ip地址进行比较,发现是发送给自己的,于是拆ip层,拿到里面真正的数据。

4. 路由技术

  其实路由技术就是用来路由器在发送数据时寻找最佳路径的过程(路由协议),即数据转发和路由寻址。另外,路由器是基于网络地址来转发数据的,而不是目标的ip地址,在添加的路由应该也是某个网段的路由。现在路由技术主要分为两类,即静态路由技术和动态路由技术。

  静态路由技术也是早期第一代路由技术,对于小网络来说,需要网络管理员手动配置路由路径,告诉路由器将数据报转发到下一个接口/下一跳(邻居),对于大网络来说,这样的配置工作就显得很庞大,繁杂,显然使用静态路由技术这种方式就不太好管理了,因此,静态路由技术比较适合小网络。

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