华为eNSP模拟器综合实验之- 路由表RIB和转发表FIB的关联解析

在华为eNSP中，深刻理解路由表（Routing Information Base, RIB）与转发表（Forwarding Information Base, FIB）的协同工作是掌握网络数据转发原理的关键。

一、路由表与转发表的基本概念

特性维度	路由表 (RIB)	转发表 (FIB)
所处平面	控制平面 (Control Plane)	转发平面/数据平面 (Forwarding Plane/Data Plane)
主要作用	路由决策，存储所有已知路由信息	数据包高速转发，直接指导报文从哪个物理接口发出
生成方式	由路由协议（如OSPF、静态、直连）计算生成	从路由表中的最优路由下载并解析生成
核心信息	目的网络/掩码、协议类型、优先级、Cost值、下一跳IP	目的网络/掩码、出接口、直接可达的下一跳MAC地址等
实现方式	软件实现，存在于设备内存（RAM）中	硬件实现（如ASIC芯片），存储在接口板，支持高速查询
更新频率	相对较低，随网络拓扑变化而更新	高，紧随路由表的变化而即时更新

二、两者的关联与工作流程

路由表和转发表并非孤立存在，而是构成了一个紧密协作的"控制与转发分离"的架构。你可以将路由表理解为一张详细的地图 ，它标明了所有可能的道路和方向；而转发表则是司机在路口看到的具体路牌，直接告诉他"现在请走这条车道"。

其基本工作流程可以概括为以下几个步骤：

路由学习与计算：路由器通过各种方式（直连、静态、动态路由协议）学习路由信息，并经过优先级和度量值的比较，选举出最优路径，将其存入全局路由表（RIB）。
表项下载与优化：控制平面将路由表中的活跃最优路由下载到转发平面。
硬件转发生成 ：转发平面对这些路由进行关键的"下一跳迭代 "和"ARP解析"，找到出接口和对应的直接下一跳的MAC地址，最终生成硬件转发表（FIB）。
数据包高速转发：当数据包到达路由器时，其处理流程简洁高效：
- 接口接收：数据包从物理接口进入。
- 查FIB表：包转发引擎直接查询硬件的FIB表，获得出接口和新的二层封装信息。
- 交换与转发：数据包通过交换网板送到出接口，根据FIB表项信息重新封装帧头（如更新源/目的MAC地址），最终发送出去。

三、实例分析：在eNSP中查看与验证

一条典型的路由条目通常包含以下核心字段：

Destination/Netmask（目的网络/掩码） ：定义了这条路由规则适用的目标网络地址。例如，192.168.1.0/24表示所有发往 192.168.1.1到 192.168.1.254的数据包都适用此规则。
Gateway/NextHop（网关/下一跳） ：数据包需要被发送到的下一个路由器的接口IP地址。如果是直连网络，此处通常显示 0.0.0.0或 *，表示无需经过网关。
Interface（接口）：数据包应从本机的哪个物理或逻辑接口发出。
Metric（度量值）：当存在多条路径到达同一目的地时，此值越小，路径优先级越高。
Proto（路由来源） ：指明该路由条目是如何生成的，例如 Direct（直连）、Static（静态）或 OSPF（动态路由协议）。

直连路由

这是最简单也最基础的路由。当你在路由器或主机的网络接口上配置了IP地址并激活接口后，系统会自动将该接口直接相连的网络地址加入路由表。

解析：假设路由器的 GigabitEthernet0/0接口配置了IP地址 192.168.1.1/24。当接口激活（no shutdown）后，路由表中会自动出现一条直连路由：
- 目的网络 ：192.168.1.0/24
- 下一跳 ：0.0.0.0(表示直连)
- 接口：GigabitEthernet0/0
- 路由来源 ：Direct
  
  这意味着所有发往 192.168.1.0/24这个局域网的数据包，路由器都会直接从 GigabitEthernet0/0接口发出。

静态路由

静态路由是由网络管理员手动配置的固定路径，非常适合结构简单、稳定的网络。

解析：假设你有两个局域网，网络A（192.168.1.0/24）和网络B（192.168.2.0/24），通过一台路由器相连。为了让网络A中的主机能够访问网络B，你需要在路由器上添加一条静态路由：
- 配置命令 （华为设备为例）：ip route-static 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2
- 目的网络 ：192.168.2.0/24(网络B)
- 下一跳 ：192.168.1.2(连接网络B的路由器接口地址)
- 含义：这条命令告诉路由器："所有要发送到 192.168.2.0/24网络的数据包，请都转发给 192.168.1.2这个地址。"
  
  静态路由的默认路由 （0.0.0.0/0）非常有用，它像是通信系统的"默认快递"，所有未明确指向本地或其他已知网络的数据包，都会被发送到指定的网关，通常用于连接互联网。

动态路由

在大型复杂网络中，网络拓扑可能频繁变化，手动维护静态路由几乎不现实。这时，动态路由协议（如OSPF、BGP等）就能让路由器之间相互通信，自动学习并更新路由表。

解析：在一个运行OSPF协议的网络中，路由器会向邻居广播自己的直连网络信息。经过一系列算法计算后，每台路由器都会生成一张完整的网络"地图"（路由表）。如果某条链路中断，相关信息会迅速传播到整个网络，所有路由器将根据新信息重新计算最优路径，并更新各自的路由表。

四、路由应用场景与比较

特性	直连路由	静态路由	动态路由
配置管理	自动生成，无需配置	手动配置，管理复杂	自动学习，减少维护
系统开销	无额外开销	无计算开销	消耗CPU和内存资源
路径选择	仅限直连网络	固定路径，由管理员精确控制	动态最优路径，适应性好
适用场景	所有网络设备的基础	小型网络、默认出口、特定安全要求	大型网络、复杂拓扑
优先级	最高（通常为0）	中等（通常为60）	取决于协议（如OSPF为10）

1、查看路由表

**查看路由表：**路由表是三层设备（路由器、三层交换机）的"导航地图"，其每条表项都是一个路径指示，包含以下核心信息：
目标网络/掩码： 此路由条目是针对哪个目标网络有效的，如 10.1.1.0/24或 0.0.0.0/0（默认路由）。
协议/协议类型： 此路由是通过何种方式学到的。这是路由表中最重要的标识之一：
- 直连：设备接口配置IP地址后自动生成。
- 静态：管理员手动配置。
- 动态路由协议 ：如 OSPF , RIP , BGP 等，由路由协议自动计算和学习。
优先级/管理距离 ：当去往同一目标网络存在多条来源不同的路由时，优先级值越小，路由越优。直连路由优先级最高（通常为0），静态路由次之（通常为60），动态路由协议各有不同（如OSPF内部路由为10）。
开销：在同一种路由协议内部，用于比较到达同一目标网络的不同路径的优劣，值越小越优。例如OSPF的Cost值。
下一跳 ：数据包要被发往的下一个路由器的接口IP地址 ，如 192.168.12.2。
出接口 ：数据包应该从本设备的哪个物理或逻辑接口发出，如 GigabitEthernet0/0/0或 Vlanif100。
输出示例如下，体现了上述表项结构：

Huawei\]display ip routing-table Route Flags: R - relay, D - download to fib ------------------------------------------------------------------------------ Routing Tables: Public Destinations : 7 Routes : 7 Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface 0.0.0.0/0 Static 60 0 RD 100.1.1.1 GE0/0/1 10.1.1.0/24 Direct 0 0 D 10.1.1.254 Vlanif10 10.1.1.254/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0 100.1.1.0/24 Direct 0 0 D 100.1.1.2 GE0/0/1 100.1.1.2/32 Direct 0 0 D 127.0.0.1 InLoopBack0 192.168.1.0/24 OSPF 10 2 D 10.1.1.1 Vlanif10 #### **2、查看转发表** 在设备上执行 `display fib`或更详细的 `display fib 10.1.1.0`。 \[Huawei\]display fib Route Flags: G - Gateway Route, H - Host Route, U - Up Route S - Static Route, D - Dynamic Route, B - Black Hole Route L - Vlink Route -------------------------------------------------------------------------------- FIB Table: Total number of Routes : 7 Destination/Mask Nexthop Flag TimeStamp Interface TunnelID 10.1.1.255/32 127.0.0.1 HU t\[35\] InLoop0 0x0 10.1.1.1/32 127.0.0.1 HU t\[35\] InLoop0 0x0 255.255.255.255/32 127.0.0.1 HU t\[10\] InLoop0 0x0 127.255.255.255/32 127.0.0.1 HU t\[10\] InLoop0 0x0 127.0.0.1/32 127.0.0.1 HU t\[10\] InLoop0 0x0 127.0.0.0/8 127.0.0.1 U t\[10\] InLoop0 0x0 10.1.1.0/24 10.1.1.1 U t\[35\] GE0/0/0 0x0 ##### **FIB 表列说明** * **Destination/Mask**​ -- 目标网络地址和掩码 * **Nexthop**​ -- 下一跳地址 * **Flag**​ -- 路由标志的组合 * **TimeStamp**​ -- 路由添加/更新时间戳（格式为 t\[相对时间\]） * **Interface**​ -- 出接口 * **TunnelID**​ -- 隧道 ID（0x0 表示无隧道） *** ** * ** *** ##### **路由条目解析** 1. **10.1.1.255/32** * 目标地址是广播地址 10.1.1.255，但作为主机路由（/32）。 * 下一跳为 127.0.0.1（本地环回），标志 **HU**​ 表示主机路由且启用。 * 出接口为 InLoop0（内部环回接口），用于本地处理。 2. **10.1.1.1/32** * 本机接口地址的主机路由。 * 下一跳为本地环回，用于本地收发目的地址为本机 IP 的数据包。 3. **255.255.255.255/32** * 有限广播地址的路由，本地环回处理。 4. **127.255.255.255/32** * 环回网段的广播地址路由。 5. **127.0.0.1/32** * 环回地址的主机路由。 6. **127.0.0.0/8** * 整个环回网段的路由，标志 **U**​ 表示可用路由。 7. **10.1.1.0/24** * 目标网络为 10.1.1.0/24，是唯一一个非环回接口的路由。 * 下一跳为 10.1.1.1（本机接口地址），表示这是**直连路由**。 * 出接口为 GE0/0/0（千兆以太网接口），用于转发到该网段的数据包。 * 表中大部分条目是**自动生成的本地环回路由**（127.0.0.0/8 和本机地址路由），用于设备内部通信。 * 唯一的外部路由是 **10.1.1.0/24**，该路由指向 GE0/0/0 接口，说明设备直接连接在该子网上。 * 没有明显的静态路由（S）或动态路由（D）标志，可能该设备仅配置了直连网络，或尚未学习到其他路由。 * 所有路由均为活跃状态（U），可用于转发。 > FIB 表是实际用于转发的表项，不同于路由表（RIB）可能包含多条路径。此处显示的都是最优路径。 **验证转发路径** 执行 `tracert`命令，可以清晰地看到数据包正是按照转发表指示的路径被一站站转发。 ### 五、理解路由表与转发表的关联具有重要实际意义： * **提升转发性能**：控制平面复杂的路由计算与转发平面高速的数据转发分离，使得路由器即使在进行大规模路由运算时，也不会影响现有数据流的转发速度。硬件化的FIB表查询实现了接近线速的转发。 * **增强网络稳定性**：这种分离架构使得网络更具韧性。控制平面的故障（如路由协议震荡）不一定直接影响正在进行的流量转发。 * **支持高级功能** ：清晰的层次结构为实施**策略路由** 、**QoS** 、**MPLS**等高级功能奠定了基础，因为这些功能往往需要在FIB表项的基础上施加更复杂的转发策略。 ### **六、扩展关联：** | 转发表类型 | 工作层级 | 关键信息 | 主要作用 | 查看命令示例 | |-------------|-------------|---------------|--------------------------------|-----------------------| | **MAC地址表**​ | 数据链路层（二层） | MAC地址、接口、VLAN | 在同一个局域网内，根据MAC地址将数据帧从正确的端口转发出去 | `display mac-address` | | **ARP表**​ | 网络层与数据链路层之间 | IP地址、对应的MAC地址 | 实现IP地址到MAC地址的动态映射，为数据封装提供目标MAC | `display arp` | [华为eNSP模拟器综合实验之- ARP表项操作](https://blog.csdn.net/weixin_41750601/article/details/156985997?spm=1001.2014.3001.5502 "华为eNSP模拟器综合实验之- ARP表项操作")[华为eNSP模拟器综合实验之- 端口安全MAC地址表](https://blog.csdn.net/weixin_41750601/article/details/156982958?spm=1001.2014.3001.5502 "华为eNSP模拟器综合实验之- 端口安全MAC地址表")