14-路由，路由基础
1.常用名词
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术语
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备注
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路由 routing
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从源地址到目的地址不同网络间的转发过程
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路由表 routing table
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路由信息的集合路由的依据
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路由器 router
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具有路由功能的设备
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默认网关default gateway
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通常是路由设备的接口IP地址
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类比：
想从广州到武汉 ->访问不同的网段时
去火车站买票 ->需要找网关
售票员查列车时刻表 ->查路由表
有票就坐火车去 ->路由表中有记录，通过路由出口转发
无票就想其他办法 ->路由器将数据包丢弃
有票的情况下可能有多辆车次，选最合适的车次 ->按规则匹配最优路由
2.路由过程
设备需要访问其它网段的地址时，先找到网关；
路由器、交换机等都可以作为网关；
然后，路由器会查询路由表，有路由就转发，没路由就丢弃数据包；
例如：
10.3.1.0的设备给10.4.1.0的设备发送了一个数据包；
首先数据包发给路由器RA；
RA收到数据包后，查自己的路由表，发现路由表里有去往10.4.1.0的路由；
路由表里一般记的是网络地址，一个子网将开始的地址作为网络地址，结尾作为广播地址，中间的才是可用的主机地址；
根据路由表信息，数据包将从路由器RA的E0口出去，到往10.1.2.2也就是路由器RB的地址；
RB收到数据包后，和RA一样，查路由表，数据包从RB的E1口发出，到往10.2.1.2即路由器RC的地址；
RC收到数据包后，查路由表，将数据包交给目标设备；
路由器收到数据包检测路由表中是否存在能够去往目的IP地址
转发过程中是逐跳转发“并不会引导其他路由器转发”
数据通信是”双向性“，也就是要有去有回才行；
路由表只是转发的依据，真正转发的是根据接口 “知道从哪里发送”
下一跳是路由器需要将该数据包交给谁来转发
总之最重要的是下一条和出接口；
3.路由选路
例如：从武汉到广州，可以有多个车次可选，在买票时，会根据耗时、价格、舒适度等各种因素来选择车票；
对路由器来说，在路由表中一个目标地址有多个下一跳；
4.路由表
1）路由器的工作内容
收到数据包查看目标ip地址；
在路由表中选择最佳路径；
维护路由表；
2）查看路由表
命令：
display ip routing-table
IP路由表：存放最优的路由信息/条目
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路由表字段
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备注
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Destination目标地址
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用来标识存在的能够去往的目的地址或目的网络
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Mask掩码
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用来选择最佳路由的重要依据（最长匹配原则）
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NextHop下一跳
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指明该数据包所经过的下一个路由器的接口地址
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Interface出接口
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指明该数据包将从哪个接口转发
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Protocol 协议
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路由的来源（学习方式）
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Preference优先级
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用来比较不同协议学习去往相同地址不同路径的优先程度（越小越优先）
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cost开销
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用来比较相同协议学习去往相同地址不同路径的的代价（越小越优先）
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路由表包含了可以去往的目的网络 ；
路由器收到目的网络不存在的数据包时会直接丢弃；
5.路由优先级
路由表中有个字段pre表示优先级；
pre越小表示优先级越高；
pre是用来比较不同路由协议的优先级，比较相同协议的优先级的是cost；
例如：
从路由器RA到RB有两种方式，第一种方式通过OSPF协议，第二种用RIP协议；
不同协议的优先级不同，如下表所示：OSPF的优先级时10、RIP的优先级时100；
因为OSPF的优先级较高（越小越优先），所以RIP的路由不会存放在路由表里面，路由表只存放最优路由；
不同协议的优先级：
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路由协议/类型
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Direct
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OSPF
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ISIS
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Static
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RIP
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OSPF ASE
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BGP
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管理距离/优先级
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0
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10
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15
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60
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100
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150
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255
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路由协议分为三类：
直连：direct
静态路由：static
动态路由：各种动态路由协议，ospf、rip等等
6.路由度量
路由表中有一个字段cost，表示路由度量；
cost用来比较相同路由协议的优先级；
cost越小优先级越高；
当同一目标地址有多条使用相同协议的路由时，就需要比较cost来决定优先级；
例如：
RA到RB有两条路由，都是使用OSPF协议；
这时要比较cost来决定走哪个下一跳；
有两条路径：
上面：cost = 10 + 10 =20
下面：cost = 1 + 1 = 2
2 < 20；因此选下面那条路由；
也就是说，路由表中只会写下面那条路由；
7.等价路由
为了满足实际需求，可以通过调整pre和cost来达到控制路由表；
也就是说，通过人为控制pre和cost来决定路由器到底走那条路；
如果两条路由的pre和cost相同时，这两条路由就是等价路由；
等价路由（ECMP，Equal cost multi-Path）：
对于一个路由来源，当到同一个目标网络存在多条相同度量值的路由时，路由器会将这些路由条目都加入路由表，数据包会在这几个链路（路径）进行负载分担。
例如：
下图中：A-B-C-D和A-C-D这两条路径的cost都是18，成为等价路由；
导致的结果是，路由表中对同一个目标地址有多个下一跳和出接口；
等价路由可以实现负载均衡，也就是从从A到D的数据包可以走上面那条路，也可能走下面那条路；
但并不一定是两条路平分的，例如从A发10个数据包到D，不一定是两条路各走5个包；
（负载均衡的选择：逐包，逐流 可以根据目标IP或源IP，目标MAC或源MAC选择。最终会经过“哈希”计算实现）
8.掩码和最长匹配原则
最长掩码匹配原则：最终数据包实现最佳路由的算法
路由器的转发原则如下：
将所有的路由条目进行与计算，得出最长的相同掩码来转发
如上图所示：
要去9.1.2.1，需要知道到底选那一条路由；
目标地址9.1.2.1，路由器转发过程：
9.1.2.1的二进制表示：0000 1001.0000 0001.0000 0010.0000 0001
路由表中的每一条路由和9.1.2.1匹配，掩码为位数和目标地址一致的才能使用；
例如：
8.0.0.0/8 掩码为8，前8位为8不等于9因此不能用；
0.0.0.0/0，掩码为0，表示前0位和目标地址相同即可，也就是所有位不同都行，可以用，和9.1.2.1匹配4位0000；
然后从可用地址中找到匹配位数最多的那一条路由；
1】0.0.0.0/0 掩码为0，表示任意目标地址都行
0000 0000.0000 0000.0000 0000.0000 0000
0000 1001.0000 0001.0000 0010.0000 0001
匹配出4位相同 ✔
2】8.0.0.0/8 掩码为8，表示只有目的地址前8位一致才行
0000 1000.0000 0000.0000 0000.0000 0000
0000 1001.0000 0001.0000 0010.0000 0001 ❌
3】9.0.0.0/8 掩码为8，表示只有目的地址前8位一致才行
0000 1001.0000 0000.0000 0000.0000 0000
0000 1001.0000 0001.0000 0010.0000 0001
匹配出8位相同 ✔
4】9.1.0.0/16 掩码为16，表示只有目的地址前16位一致才行
0000 1001.0000 0000.0000 0000.0000 0000
0000 1001.0000 0001.0000 0010.0000 0001
匹配出15位相同 ✔
拿出 0.0.0.0/0 ❌
9.0.0.0/8 ❌
9.1.0.0/16 ✔
9.路由表的形成
路由表的形成，路由的来源：
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路由来源
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备注
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直连路由
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路由器接口上的网络 （路由器的接口配置IP地址并且UP出现）
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静态路由
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管理员手动添加的网络
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动态路由
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路由器之间运行某些协议学习到的网络
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例如：
路由器A的到网段10.1.1.0就是直连的；
