路由表
学习目标
（一）了解路由器的相关概念和基本知识
一、子网寻径及路由
标准的路由表表目是一个二维组（目的网络地址，下一站地址），其中不携带子网信息，不能满足子网寻径。引入子网编址以后，路由表的每一表目中加入子网掩码，于是路由表表目变为三维组：子网掩码、目的网络地址、下一站地址。
表1 路由表结构及使用
目的地址 掩码 下一跳地址
0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.1
100.0.0.0 255.255.255.0 20.0.0.1
200.0.0.0 255.255.255.0 30.0.0.1
二、路由算法、路由协议、寻径
路由器依据路由表来为报文寻径，路由表由路由协议建立和维护。路由协议的设计则是依据某种路由算法。
1.什么是路由
路由器提供了将异构网互联的机制，实现将一个数据包从一个网络发送到另一个网络。路由就是指导IP数据包发送的路径信息。
2.通过路由表进行选路
图2 查看路由表
路由器转发数据包的关键是路由表。每个路由器中都保存着一张路由表，表中每条路由项都指明数据包到某子网或某主机应通过路由器的哪个物理端口发送，然后就可到达该路径的下一个路由器，或者不再经过别的路由器而传送到直接相连的网络中的目的主机。
路由表中包含了下列关键项：
目的地址（Destination）：用来标识IP包的目的地址或目的网络。
网络掩码（Mask）、输出接口（Interface）、下一跳IP地址（Nexthop）。
3.路由表中路由的来源
在路由表中有一个Protocol字段，指明了路由的来源，即路由是如何生成的。路由的来源主要有3 种：
（1）链路层协议发现的路由（Direct）
它的特点是开销小，配置简单，无需人工维护，只能发现本接口所属网段拓扑的路由。
（2）手工配置的静态路由（Static）
静态路由是一种特殊的路由，它由管理员手工配置而成。通过静态路由的配置可建立一个互通的网络，但这种配置问题在于：当一个网络故障发生后，静态 路由不会自动修正，必须有管理员的介入。静态路由无开销，配置简单，适合简单拓扑结构的网络。
3）动态路由协议发现的路由（RIP、OSPF等）
当网络拓扑结构十分复杂时，手工配置静态路由工作量大而且容易出现错误，这时就可用动态路由协议，让其自动发现和修改路由，无需人工维护，但动态路由协议开销大，配置复杂。
4.路由优先级
到相同的目的地，不同的路由协议（包括静态路由）可能会发现不同的路由，但并非这些路由都是最优的。事实上，在某一时刻，到某一目的地的当前路由 仅能由唯一的路由协议来决定。这样，各路由协议（包括静态路由）都被赋予了一个优先级，当存在多个路由信息源时，具有较高优先级（数值越小表明优先级越 高）的路由协议发现的路由将成为最优路由，并被加入路由表中。
5．路由权
路由权（Cost）表示到达这条路由所指的目的地址的代价，通常路由权值会受到线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元等因 素的影响，不同的动态路由协议会选择其中的一种或几种因素来计算权值（如RIP只用跳数来计算权值）。该路由权值只在同一种路由协议内有比较意义，不同的 路由协议之间的路由权值没有可比性，也不存在换算关系。
路由表学习笔记
---------------------
作者：wangpeihuixyz
来源：CSDN
原文：https:///wangpeihuixyz/article/details/39481361?utm_source=copy
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！
路由子系统的核心是转发信息库(Forwarding Information Base,FIB),即路由表。路由表是用来存储这样一些信息的：一是用以确定输入数据是应该上传给本机的上层协议还是继续转发的信息；二是如果需要转发，为转发数据报提供所需要信息；三是输出数据报应该从哪个具体的网络设备输出的信息
路由表项的维护以及查找涉及以下文件：
include/net/ip_fib.h 定义路由表等结构、宏和函数原型 net/ipv4/fib_lookup.h 定义路由查找的相关函数原型
net/ipv4/fib_hash.c 实现路由表的查找和维护
net/ipv4/fib_frontend.c 实现操作路由表的接口函数和通知
net/ipv4/route.c 实现路由缓存项的操作函数
路由要素：
(1)路由表
路由表是一个由路由表项组成的数据库，并为诸如IPv4等其他子系统提供了多种接口，其中最重要的接口就是路由查找
(2)作用范围
IP地址和路由都有作用范围，用于说明它们在哪些情况下是有意义并可以被使用的。IP地址的作用范围表示该IP地址距离本地主机由多远，而路由的作用范围表示到目的网络的距离。
IP地址的作用范围 描述
Host 当一个地址只用于主机自身内部通信时，作用范围为Host,该地址在主机以外不可知 并且不能被使用。例如环回地址127.0.0.1
Link 当一个地址只在一个局域网(即每台计算机通过链路层互联的一个网络)内有意义且只 在局域网内使用时，该地址的作用范围为Link。例如子网的广播地址。子网内一台主 机发送到子网广播地址的数据报被送给同一子网内的其他主机
Universe 当一个地址可以在任何地方使用时作用范围为universe，这是大多数地址的默认 scope
路由的作用范围 描述
Host 当一条路由使目的地址为本地主机时，作用范围为host
Link 当一条路由使目的地址为本地网络是，作用范围为Link
Universe 当一条路由使目的地址超过一跳时，作用范围为universe
(3)默认网关
默认网关通常是指0.0.0.0/0路由，当到一个目的地址不存在明确的路由项时使用该路由。
(4)特殊路由
当主机收到一个数据报后，路由子系统需要决定将它上传给本地上层协议还是继续转发出去。因此在路由子系统中，有两张特殊的路由表：
一张表用于本地地址，存储了所有的本地地址，如果在该表中能查到匹配表项，则表明数据报是发给本机的
一张表用于所有其他的路由，路由表项由用户手工静态配置或由路由协议动态配置
在路由查找时先扫描本地路由表，只有当查找该表未果的情况下，才会去查找另一路由表，以确定是否可以转发。
路由缓存
一个路由表中的路由项数量，在一般的主机中可能只是几条而已，而在路由器中，这个数目可以达到数十万条。因此很显然，在这种情况下维护一张更小的表来缓存路由查找结果是非常有必要的
路由缓存分为两部分：一部分是与协议(如IPv4等三层协议)相关的缓存，这就是缓存框架部分，每个元素被定义为一个由具体协议字段组成的集合；另一部分是与协议无关的缓存，通常被称为DST，嵌套在缓存框架中，只存储与协议无关的信息
路由表和路由缓存除了容量和结构不同之外，对象粒度也不同。路由表使用连续地址的集合，即子网，而缓存项与单个IP地址相关联。因此，路由表和路由缓存使用的查找算法也不同。
路由表结构
fib_table结构
对每个路由表实例创建一个fib_table结构，这个结构主要由一个路由表标识和管理该路由表的一组函数指针组成
struct hlist_node tb_hlist; 用来将各个路由表链接成一个双向链表
u32 tb_id;
路由表标识。在支持策略路由的情况下，系统中最多可以有256个路由表，枚举类型rt_class_t定义了保留的路由路由表ID
unsigned char tb_data[0];
路由表项的散列表起始地址。在FIB_HASH算法中指向fn_hash结构，而在FIB_TRIE算法中则指向trie结构
fn_zone结构
一个zone是一组有着相同目的地址掩码长度的路由表项的散列表
struct fn_zone*fz_next;
将活动的(路由表项不为空)zone链接在一起的指针，该链表的头部存储在fn_hash数据结构的fn_zone_list字段中。
struct hlist_head *fz_hash;
指向存储该zone中路由项的散列表。
int fz_nent;
在该zone的散列表中fib_node实例的数目，用于检查是否需要改变散列表的容量。
int fz_divisor;
表示散列表fz_hash的容量，以及散列表桶的数目。
u32 fz_hashmask;
其值为fz_divisor - 1，用来计算散列表的关键值 int fz_order;
网络掩码的长度，255.255.255.0的网络掩码长度为24
__be32fz_mask;
网络掩码
fib_node结构
fib_node实例代表每一个唯一的目的网络的路由表项，即同一个子网中所有路由表项所共享的信息。目的网络相同但其他配置参数不同的路由表项共享同一个fib_node实例，因此一个fib_node实例上存在着一个或多个路由表项。
struct list_head fn_alias;
fn_alias指向一个或多个fib_alias结构实例构成的链表
__be32fn_key;
由IP地址和路由项的netmask与操作后得到，被用作查找路由表时的搜索条件
fib_alias结构
fib_alias实例代表一条路由表项，目的地址相同但其他配置参数不同的表项共享fib_node实例
struct list_head fa_list;
将共享同一个fib_node实例的所有fib_alias实例链接在一起
struct fib_info*fa_info;
指针指向一个fib_info实例，该实例存储着如何处理与该路由相匹配数据报的信息
解读IP路由表
解读IP路由表
(可点击展开看上面大图)
某网络设备的IP路由表如上图所示，现解读如下：
1).Destination/Mask：目的IP地址及其掩码。
2).Proto：路由协议标记，可以用来判断是直达路由(Direct)、静态路由(Static)还是动态协议路由(RIP、RGRP、EIGRP、OSPF、IS-IS、BGP)。
3).Pre：路由优先级，此优先级主用是基于Proto来判断的，值越低，优先级越高。例如上述路由表中，直达路由(Direct)的Pre值为0，表示路由优先级最高，其次是静态路由(Static)，Pre值为60，路由优先级仅此于直达路由，之后是RIP和O_ASE。
4).Cost：路由代价值，代表每条路由路径的长短，值越高，代表路由花费的时间越长。上述路由表中，直达路由的Cost很短，近似为0。
5).Flags：路由表标识，一种有5种，代表的含义如下：
U：该条路由可以使用；
G：该路由是到一个网关(路由器)。如果没有设置该标志，说明目的地是直接相连的。
H：该路由是到一个主机。也就是说目的地址是一个完整的主机地址，如果没有该设置标志，说明该路由是到一个网络，而目的地址是一个网络地址：一个网络号或者网络号与子网号的组合； D：该路由是重定向报文创建的(当源端不知道可达路径的情况下，由收到的重定向报文知晓后所新创建的可达路由，标志为D)。
M：该路由已被重定向报文修改(当收到重定向报文后，发送端会修改路由信息，标记为M)。
重定向报文：当IP数据报应该被发送到另一个路由器时，收到数据报的路由器就要发送ICMP重定向差错报文给IP数据报的发送端，通知它应该将此数据报发送到另外一个路由器。
6).NextHop：报文的下一跳IP地址。注意，上述路由表中最后两条路由的NextHop是127.0.0.1，这是一条到达它自己的路由。
127开头的IP地址是回环地址，它要作用有两个：一是测试本机的网络配置，能PING通127.0.0.1说明本机的网卡和IP协议安装都没有问题；另一个作用是某些SERVER/ CLIENT的应用程序在运行时需调用服务器上的资源，一般要指定SERVER的IP地址，但当该程序要在同一台机器上运行而没有别的SERVER时就可以把SERVER的资源装在本机，SERVER的IP地址设为127.0.0.1也同样可以运行。
rip路由表更新规则
rip路由表更新规则
RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）是一种基于距离向量的路由选择协议，其路由表更新规则如下：
1. 定期更新：根据设置的更新计时器定期发送RIP路由通告，携带除“水平分割”机制抑制的RIP路由之外本地路由器中的所有RIP路由信息。
2.
触发更新：仅在有路由表项发生变化时发送的RIP路由通告，携带本地路由表中已有和新增的路由信息。
RIP路由表更新规则如下：
1. 如果更新的某路由表项在路由表中没有，则直接在路由表中添加该路由表项。
2. 如果路由表中已有相同目的网络的路由表项，且来源端口相同，那么无条件根据最新的路由信息更新其路由表。
3. 如果路由表中已有相同目的网络的路由表项，但来源端口不同，则要比较它们的度量值，将度量值较小的一个作为自己的路由表项。
4. 如果路由表中已有相同目的网络的路由表项，且度量值相等，保留原来的路由表项。
路由表详解（Routingtable）
路由表详解（Routing table）
Routing table detailed.Txt "I envy some of the elderly, envy
them hand in hand until the end.". - pay the bill when they found
themselves so valuable. Routing table detailed 2009-05-29,
14:55 routing table instructions (detailed explanation route
print)
Read the Nello routing table, find this article, a more detailed
explanation of the routing table, this is still more common,
and share with you
Routing table specification
-----------------------------------------------------------
------------------- source:
-----------------------------------------------------------
---------------------
Active Routes:
Network, Destination, Netmask, Gateway, Interface, Metric
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.123.254 192.168.123.88 1
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.123.254 192.168.123.68 1
127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1
路由表的结构
路由表的结构
路由表的结构
学习⽬标
（⼀）了解路由器的相关概念和基本知识
活动建议：
观看本节视频讲解“路由表相关知识”。
⼀、⼦⽹寻径及路由
标准的路由表表⽬是⼀个⼆维组（⽬的⽹络地址，下⼀站地址），其中不携带⼦⽹信
息，不能满⾜⼦⽹寻径。引⼊⼦⽹编址以后，路由表的每⼀表⽬中加⼊⼦⽹掩码，于是路
由表表⽬变为三维组：⼦⽹掩码、⽬的⽹络地址、下⼀站地址。
表1 路由表结构及使⽤
⽬的地址掩码下⼀跳地址
0.0.0.00.0.0.010.0.0.1
100.0.0.0255.255.255.020.0.0.1
200.0.0.0255.255.255.030.0.0.1
⼆、路由算法、路由协议、寻径
路由器依据路由表来为报⽂寻径，路由表由路由协议建⽴和维护。路由协议的设计则是
依据某种路由算法。
1.什么是路由
图1 什么是路由
路由器提供了将异构⽹互联的机制，实现将⼀个数据包从⼀个⽹络发送到另⼀个⽹络。
路由就是指导IP数据包发送的路径信息。
2.通过路由表进⾏选路
图2 查看路由表
路由器转发数据包的关键是路由表。每个路由器中都保存着⼀张路由表，表中每条路由
项都指明数据包到某⼦⽹或某主机应通过路由器的哪个物理端⼝发送，然后就可到达该路
径的下⼀个路由器，或者不再经过别的路由器⽽传送到直接相连的⽹络中的⽬的主机。
路由表中包含了下列关键项：
⽬的地址（Destination）：⽤来标识IP包的⽬的地址或⽬的⽹络。
⽹络掩码（Mask）、输出接⼝（Interface）、下⼀跳IP地址（Nexthop）。
3.路由表中路由的来源
在路由表中有⼀个Protocol字段，指明了路由的来源，即路由是如何⽣成的。路由的来
源主要有3 种： （1）链路层协议发现的路由（Direct）
它的特点是开销⼩，配置简单，⽆需⼈⼯维护，只能发现本接⼝所属⽹段拓扑的路由。
（2）⼿⼯配置的静态路由（Static）
静态路由是⼀种特殊的路由，它由管理员⼿⼯配置⽽成。通过静态路由的配置可建⽴⼀
路由表说明（详解routeprint）
看了nello的路由表，就找来这片文章，比较详细的解释了路由表，这个还是比较常用的，和大家共
享
路由表说明
Active Routes:
Network Destination Netmask Gateway Interface Metric
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.123.254 192.168.123.88 1
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.123.254 192.168.123.68 1
127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1
192.168.123.0 255.255.255.0 192.168.123.68 192.168.123.68 1
192.168.123.0 255.255.255.0 192.168.123.88 192.168.123.88 1
192.168.123.68 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
192.168.123.88 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
192.168.123.255 255.255.255.255 192.168.123.68 192.168.123.68 1
192.168.123.255 255.255.255.255 192.168.123.88 192.168.123.88 1
224.0.0.0 224.0.0.0 192.168.123.68 192.168.123.68 1
224.0.0.0 224.0.0.0 192.168.123.88 192.168.123.88 1
255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.123.68 192.168.123.68 1
Default Gateway: 192.168.123.254
路由表说明(详解route print)
看了的路由表，就找来这片文章，比较详细的解释了路由表，这个还是比较常用的，和大家共享
路由表说明
:
:
当前的路由：
目的网段
子网掩码
到达该目的地的本路由器的出口
下一跳路由器入口的，路由器通过和定义一调到下一个路由器的链路，通常情况下，和是同一网段的 跳数，该条路由记录的质量，一般情况下，如果有多条到达相同目的地的路由记录，路由器会采用值小的那条路由
第一条
缺省路由：意思就是说，当一个数据包的目的网段不在你的路由记录中，那么，你的路由器该把那个数据包发送到哪里！缺省路由的网关是由你的连接上的 决定的该路由记录的意思是：当我接收到一个数据包的目的网段不在我的路由记录中，我会将该数据包通过这个接口发送到这个地址，这个地址是下一个路由器的一个接口，这样这个数据包就可以交付给下一个路由器处理，与我无关。该路由记录的线路质量
第二条
缺省路由：该路由记录的意思是：当我接收到一个数据包的目的网段不在我的路由记录中，我会将该数据包通过这个接口发送到这个地址，这个地址是下一个路由器的一个接口，这样这个数据包就可以交付给下一个路由器处理，与我无关。该路由记录的线路质量
第三条
本地环路：这个网段内所有地址都指向自己机器，如果收到这样一个数据，应该发向哪里 该路由记录的线路质量
第四条
直联网段的路由记录：当路由器收到发往直联网段的数据包时该如何处理，这种情况，路由记录的和是同一个。
当我接收到一个数据包的目的网段是时，我会将该数据包通过这个接口直接发送出去，因为这个端口直接连接着这个网段，该路由记录的线路质量
第五条
直联网段的路由记录
当我接收到一个数据包的目的网段是时，我会将该数据包通过这个接口直接发送出去，因为这个端口直接连接着这个网段，该路由记录的线路质量
路由表的相关参数解释
路由表的相关参数解释
以下给出了一个查看路由表实例，并通过该实例来说明路由表中各参数的涵义。
如图所示路由表中，每一行代表一条静态路由，各参数项涵义如下：
IpAddr/Mask：目的地址/掩码长度；
该值为“0.0.0.0/0”对应的路由为缺省路由。
GwIpAddr：网关地址（下一跳地址）
如果是直接路由，即目的地址为与对应端口直接相连的网络，则显示为“-”。
特别地，对于PPPoE拨号上网线路来说，拨号成功后，对应的缺省路由以及绑定在该PPPoE连接上的静态路由的网关地址均将显示为PPPoE拨号获得的IP地址。
IfId：转发接口
部分转发接口的涵义如下：
ie0：物理接口LAN；
ie1：物理接口WAN；
ie2：物理接口DMZ/WAN2；
ptpdial0：待拨的虚端口；
ptpx：虚端口x，x为对应的虚端口号，取值为0、1、2、…；
bhole0：内部接口，转发到该端口的所有包都被HiPER丢弃；
local：内部软路由接口，转发到HiPER本身；
reject：内部接口，转发到该端口的所有数据包都被HiPER拒绝，并回应一个ICMP不可达； loopback：回环地址，代表127.0.0.0/8网段，不被转发；
mcast：多播；
Flag：标志
该参数用来显示路由的状态。该参数显示字的母对应的全称如下。
*-Hidden，o-OSPF，i-ICMP，l-Local，r-RIP，n-SNMP，c-Connected，s-Static，R-Remote，
g-Gateway，h-Host，p-Private，u-Up，t-Temp，M -Multiple，F-Float，a-Append，N-NAT，x-rtNAT，y-NATrt，B-BIND，Ｅ-IPSec，?-Unknown。
部分标志项的涵义如下：
*-Hidden：此条路由目前不生效，一般是此条路由处于备份状态或是线路失效导致路由中断；
Windows路由表详细解释
Windows路由表详细解释
Windows用命令route print会输出本机路由表，但是很多人不懂是什么意思，现一一解释如下：
首先，看看我的机器上输出的路由表，运行cmd，输入route print命令，结果如下：
先按顺序解释几个英文单词：
Active Routes：活动的路由
network destination 目的网段
netmask 子网掩码
gateway 下一跳路由器入口的ip
interface 到达该目的地的本路由器的出口ip
路由器通过interface和gateway定义一条到下一个路由器的链路，通常情况下，interface和gateway是同一网段的，特殊情况下gateway可以不在当前interface的网段上，比如配置递归寻路的情况下
metric 跳数，该条路由记录的质量，一般情况下，如果有多条到达相同目的地的路由记录，路由器会采用metric值小的那条路由，如果同时连接了有线和无线网络，一般有线是20，无线是30
Persistent Routes：手工配置的静态固化路由，即时重启也不会消失
第一条
缺省路由：意思就是说，当一个数据包的目的网段不在你的路由记录中，那么，你的路由器该把那个数据包发送到那里！缺省路由的网关是由你的连接上的default gateway决定的
该路由记录的意思是：当我接收到一个数据包的目的网段不在我的路由记录中，我会将该数据包通过10.1.1.2这个接口发送到10.1.1.100这个地址，这个地址是下一个路由器的一个接口，这样这个数据包就可以交付给下一个路由器处理，与我无关。该路由记录的线路质量 20
第二条
直联网段的路由记录：当路由器收到发往直联网段的数据包时该如何处理，这种情况，路由记录的interface和gateway是同一个。
当我接收到一个数据包的目的网段是10.1.1.0时，我会将该数据包通过10.1.1.2这个接口直接发送出去，因为这个端口直接连接着10.1.1.0这个网段，该路由记录的线路质量 20
radix树路由表的设计原理
radix树路由表的设计原理
Radix树是一种用于路由表的数据结构，它通过将共同的前缀合并到一起来实现高效的存储和搜索。
The radix tree is a data structure used for routing
tables, which achieves efficient storage and searching by
merging common prefixes together.
Radix树通常用于IPv4和IPv6路由表的实现，因为它可以有效地存储大量的IP地址。
The radix tree is commonly used for implementing IPv4 and
IPv6 routing tables, as it can efficiently store a large
number of IP addresses.
它通过将路由表条目按照二进制位进行分割，并将相同前缀的条目合并到一起来节省空间。
It divides the routing table entries by binary bits and
merges entries with the same prefix to save space. 由于Radix树的设计原理，它可以快速定位到与特定IP地址最匹配的路由表条目，从而实现快速的数据包转发。
Due to the design principles of radix tree, it can
quickly locate the routing table entry that best matches a
specific IP address, achieving fast packet forwarding.
Radix树的搜索时间复杂度为O(m)，其中m是IP地址长度的平均值，相比于其他数据结构来说具有较优的性能。
路由表的搜索流程
路由表的搜索流程
下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!
Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that
after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document
can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according
toactual needs, thank you!
路由表搜索流程简述：
①接收数据包：网络设备（如路由器）接收到一个需要转发的数据包。
②提取目的地址：从数据包的报头中提取出目的IP地址。
③搜索最长匹配项：在路由表中，从上至下搜索与目的IP地址最为匹配的路由条目。这通常意味着寻找具有最长网络前缀的条目，即最具体的路由。
④检查直连路由：首先检查是否存在直接连接的网络（直连路由），如果数据包的目的地址匹配直连网络的任何一个条目，则直接转发到相应接口。
⑤匹配默认路由：如果未找到具体匹配的路由，检查是否存在默认路由（0.0.0.0/0或::/0），默认路由用于转发目的地址不在其他任何路由条目中的数据包。
⑥路由决策：一旦找到匹配的路由条目，根据该条目指定的下一跳地址（或直接接口）决定数据包的转发路径。
⑦更新元数据：修改数据包的层2报头（如MAC地址），以便于在新的网络段中传输。
⑧转发数据包：将数据包转发到下一跳路由器或直接连接的网络接口。
⑨递归查询：若下一跳地址仍需进一步查询路由（例如下一跳指向另一个子网），则对下一跳地址重复上述搜索过程，直到找到最终的输出接口。