路由交换技术
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1.1.2 路由表构建和工作机制

路由器转发IP报文依赖于路由表。路由表是保存在网络设备内存中的数据文件,其中存储了与直连网络及远程网络相关的信息。路由表包含网络与下一跳的关联信息。这些关联信息告知路由器:要以最佳方式到达某一目的地,可以将 IP 报文发送到特定路由器(即在到达最终目的地的途中的下一跳)。下一跳也可以关联到最终目的地的送出接口。路由器在查找路由表的过程中通常采用递归查询。路由器通常使用3种途径构建路由表。

(1)直连网络:直连到路由器某一接口的网络。当然,该接口处于活动状态,路由器自动添加与自己直接连接的网络到路由表中。

(2)静态路由:通过网络管理员手动配置、添加到路由表中。

(3)动态路由:指路由器使用路由协议(如路由信息协议(Route Information ProtocoI,RIP)、OSPF协议、IS-IS协议、BGP等)来获悉网络并更新路由表。

可以通过执行dispIay ip routing-tabIe命令来查看路由表,具体如下。

[R1]display ip routing-table
Route Flags: R - relay, D - download to fib
-----------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
        Destinations : 11         Routes : 11
Destination/Mask     Proto   Pre Cost Flags NextHop       Interface
      127.0.0.0/8    Direct  0   0    D     127.0.0.1     InLoopBack0
      127.0.0.1/32   Direct  0   0    D     127.0.0.1     InLoopBack0
127.255.255.255/32   Direct  0   0    D     127.0.0.1     InLoopBack0
    172.16.1.0/24    Direct  0   0    D     172.16.1.1    GigabitEthernet0/0/1
    172.16.1.1/32    Direct  0   0    D     127.0.0.1     GigabitEthernet0/0/1
  172.16.1.255/32    Direct  0   0    D     127.0.0.1     GigabitEthernet0/0/1
172.16.2.0/24    OSPF    10  2    D     172.16.12.2   GigabitEthernet0/0/0
    172.16.12.0/24    Direct  0   0    D     172.16.12.1   GigabitEthernet0/0/0
    172.16.12.1/32    Direct  0   0    D     127.0.0.1     GigabitEthernet0/0/0
  172.16.12.255/32    Direct  0   0    D     127.0.0.1     GigabitEthernet0/0/0
255.255.255.255/32   Direct  0   0    D     127.0.0.1     InLoopBack0

路由表的具体含义将在后续的项目3中详细介绍。路由表的工作机制如下。

(1)每台路由器根据其自身路由表中的信息独立做出转发决定。

(2)一台路由器的路由表中包含某些信息并不表示其他路由器也包含相同的信息。

(3)从一个网络能够到达另一个网络并不意味着IP报文一定可以返回,也就是说,路由信息必须双向可达,才能确保网络可以正常通信。

(4)当路由器收到一个IP报文时,会在自己的路由表中查询该IP报文的目的IP地址。如果能够找到匹配的路由表项,则依据表项所指示的出接口及下一跳来转发数据;如果没有找到匹配的表项,则丢弃该IP报文。

(5)IP 报文的转发是逐跳行为,即每台路由器只负责用自己路由表中的最优表项将 IP 报文转发给下一跳路由器。通过多台路由器的逐跳转发,最终IP报文通过最优路径到达目的主机。IP报文从源IP地址到达目的IP地址经过的每台路由器都必须有关于目标网段的路由,否则会丢包。

(6)当路由器收到一个IP报文时,会将IP报文的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表项进行逐位(Bit-By-Bit)比对,直到找到匹配度最高的表项,这就是最长前缀匹配机制。