路由表是什么

路由表（Routing Table）是网络设备（如路由器）用于决定数据包转发路径的核心数据结构。它记录了网络地址与下一跳（Next Hop）之间的映射关系，帮助路由器判断数据包应该发送到哪个接口或邻居设备

1. 路由表的基本组成

路由表由多条路由条目组成，每个条目包含以下关键字段：

• 目标网络地址（Destination Network） ：数据包的目标IP地址所属的网络段，通常以CIDR格式表示（如 192.168.1.0/24）
• 子网掩码（Subnet Mask）：用于匹配目标网络的范围，决定哪些IP地址属于该条目
• 下一跳（Next Hop）：数据包应该转发到的下一个设备的IP地址。如果是直连网络，下一跳可能是接口本身
• 接口（Interface） ：数据包将通过的本地物理或逻辑接口（如 eth0 或 wlan0）
• 度量值（Metric）（可选）：表示路由的优先级或成本，用于在多条路由可达同一目标时选择最优路径。值越小，优先级越高
• 路由类型（可选）：指明路由的来源，如静态路由、动态路由（OSPF、RIP、BGP等）或默认路由

示例路由表（简化的命令行输出）：

Destination     Gateway         Genmask         Iface
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         eth0
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   eth0
10.0.0.0        192.168.1.2     255.255.255.0   eth1

• 第一行：默认路由（0.0.0.0/0），所有未知目标都发往 192.168.1.1
• 第二行：本地网络 192.168.1.0/24 直连，通过 eth0 接口
• 第三行：目标网络 10.0.0.0/24 通过 192.168.1.2 转发

2. 路由表的查询与匹配

当路由器收到一个数据包时，它会根据以下步骤查询路由表：

1. 提取目标IP地址：从数据包的IP头部获取目标IP地址。
2. 最长前缀匹配（Longest Prefix Match） ：
   • 路由器将目标IP地址与路由表中的每个目标网络进行比较。
   • 比较时，使用子网掩码计算目标IP是否属于某个网络段。
   • 如果多个条目匹配，选择子网掩码最长（即网络范围最具体）的条目。
   • 例如，192.168.1.0/24 比 192.168.0.0/16 更具体。
3. 确定下一跳 ：
   • 如果匹配到条目，数据包将转发到指定的下一跳地址或直接通过指定接口发送。
   • 如果没有匹配条目，且存在默认路由 （0.0.0.0/0），数据包发往默认网关；否则，丢弃数据包并返回"不可达"消息。

示例：

• 数据包目标IP为 192.168.1.100：
  • 匹配 192.168.1.0/24，直连，通过 eth0 发送。
• 数据包目标IP为 8.8.8.8：
  • 无具体匹配，命中默认路由，发送到 192.168.1.1。

3. 路由表的来源

路由表中的条目可以通过以下方式生成：

• 直连路由：直接连接的网络自动添加到路由表，子网掩码由接口配置决定。

• 静态路由 ：管理员手动配置，适用于小型或固定拓扑的网络。例如：

  ip route add 10.0.0.0/24 via 192.168.1.2 dev eth1

• 动态路由：通过路由协议（如RIP、OSPF、BGP）学习其他路由器共享的路由信息，适合大型或动态变化的网络。

• 默认路由：当目标地址不匹配任何具体条目时使用的路由，通常指向互联网网关。

4. 路由表的维护与更新

• 静态路由：需要手动更新，适合网络拓扑稳定的场景。
• 动态路由 ：路由协议会周期性或触发式更新路由表。例如：
  • OSPF 根据链路状态计算最短路径。
  • BGP 根据策略和路径属性选择最佳路由。
• 路由优先级 ：当同一目标有多个路由条目时，路由器根据 度量值 或 管理距离（Administrative Distance） 选择优先级最高的路由。管理距离是路由协议的优先级，例如：
  • 直连路由：0
  • 静态路由：1
  • OSPF：110
  • RIP：120

5. 路由表的应用场景

• 家庭网络：路由器使用简单的路由表，将内网流量直连处理，外网流量转发到ISP网关。
• 企业网络：使用动态路由协议维护复杂的路由表，支持VLAN、VPN和多路径负载均衡。
• 互联网核心路由：BGP路由表可能包含数十万条路由，用于全球IP地址的互联。

6. 常见问题与注意事项

• 路由循环：不当配置可能导致数据包在路由器间无限循环，TTL（Time to Live）机制可防止此问题。
• 黑洞路由：目标网络无有效下一跳，导致数据包被丢弃。
• 路由表规模：在核心路由器中，路由表可能非常庞大，需高效的查找算法（如前缀树）。
• 策略路由：某些场景下，路由表可能根据源地址、协议类型等额外条件决定转发路径。

总结

路由表是路由器转发数据包的"导航图"，通过目标网络、下一跳和接口等信息实现高效的路径选择。其核心机制是最长前缀匹配，条目来源包括直连、静态和动态路由。理解路由表的工作原理有助于网络配置、故障排查和优化网络性能