Linux系統(tǒng)IP路由基礎(chǔ)[第1部分]

也許你知道如何在Linux系統(tǒng)上用命令netstat或route來(lái)查找（甚至是增加/刪除）已經(jīng)存在的路由。但是在你做這些操作的時(shí)候你可能并不知道IP路由是如何工作的。本文將幫助你理解IP路由的原理，以及它是如何工作的。

　　IP路由涉及到IP數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。如果主機(jī)與目的主機(jī)直接相連，那么主機(jī)可以直接發(fā)送IP報(bào)文到目的主機(jī)，這個(gè)過(guò)程比較簡(jiǎn)單。例如，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈接或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享。如果主機(jī)與目的主機(jī)沒有直接相連，那么主機(jī)會(huì)將IP報(bào)文發(fā)送給默認(rèn)的路由器，然后由路由器來(lái)決定往哪發(fā)送IP報(bào)文。

　　路由原理

　　一個(gè)普通的主機(jī)與路由器之間的根本區(qū)別在于，主機(jī)不會(huì)將一個(gè)報(bào)文從一個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)接口，而路由器可以轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。

　　如今，大多數(shù)的多用戶系統(tǒng)都可以被配置，從而被當(dāng)作路由器來(lái)用。因此，一個(gè)普通路由算法可以被用在路由器上，同樣也可以用在一臺(tái)普通主機(jī)上。當(dāng)一臺(tái)主機(jī)可以用作路由器時(shí)，我們通常說(shuō)這臺(tái)主機(jī)嵌入了路由器的功能。這種具備嵌入路由器功能的主機(jī)平常不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，除非我們對(duì)它進(jìn)行了配置，使它開啟這種功能。

　　IP層維護(hù)著一張路由表，當(dāng)收到數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，它用此表來(lái)決策接下來(lái)應(yīng)該做什么操作。當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收到數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，IP層首先會(huì)檢查報(bào)文的IP地址是否是主機(jī)自身的地址相同。

　　如果數(shù)據(jù)報(bào)文中的IP地址是主機(jī)自身的地址，那么報(bào)文將被發(fā)送到傳輸層相應(yīng)的協(xié)議中去。如果報(bào)文中的IP地址不是主機(jī)自身的地址，并且主機(jī)配置了具備路由的功能，那么報(bào)文將被轉(zhuǎn)發(fā)；否則，報(bào)文就被丟棄。

　　路由表中的數(shù)據(jù)一般是以條目形式存在。一個(gè)典型的路由表?xiàng)l目包含以下主要的條目項(xiàng)：

　　● 目的IP地址：此字段表示目標(biāo)的IP地址。這個(gè)IP地址可以是某一臺(tái)主機(jī)的地址，也可以是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。如果這個(gè)條目包含的是一個(gè)主機(jī)地址，那么它的主機(jī)ID標(biāo)記為非零；如果這個(gè)條目包含的是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，那么它的主機(jī)ID被標(biāo)記為零。

　　● 下一個(gè)路由器的IP地址：為什么我們使用“下一個(gè)”的說(shuō)法，是因?yàn)橄乱粋€(gè)路由器并不總是最后的目的路由器，但它很可能是一個(gè)中間路由器。條目給出下一個(gè)路由器的地址是用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)從相應(yīng)接口收到的IP數(shù)據(jù)報(bào)文。

　　● 標(biāo)志：這個(gè)字段提供了另一組重要信息，如目的IP地址（之前提到的）是一個(gè)主機(jī)地址還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。此外，從標(biāo)志中可以得知下一個(gè)路由器（之前提到的）真的是一個(gè)路由器還是一個(gè)直接相連的接口。

　　● 網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范：一些數(shù)據(jù)報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范，這個(gè)規(guī)范跟隨報(bào)文一起傳播。

　　基本的路由是如何工作的？

　　因此，如果我們現(xiàn)在想簡(jiǎn)單而形象地描述路由過(guò)程，我們將會(huì)看到：一旦主機(jī)（被配置成具備路由功能）的IP層接收到從網(wǎng)絡(luò)側(cè)來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)文，它將核實(shí)數(shù)據(jù)包中的目的IP地址，如果此IP不是主機(jī)的IP地址，那么包將通過(guò)路由表轉(zhuǎn)發(fā)。

　　如果任何條目的第一個(gè)字段完全匹配目的IP地址（主機(jī)）或部分匹配目的IP地址（網(wǎng)絡(luò)），那么它將指示下一個(gè)路由器的IP地址。這是一個(gè)重要的信息，因?yàn)檫@些信息直接告訴主機(jī)（具備路由功能的）數(shù)據(jù)包應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)“下一個(gè)路由器”去。而條目中所有其它的字段將提供更多輔助的信息來(lái)為路由轉(zhuǎn)發(fā)做決定。

　　在上一段中我們對(duì)路由轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程建立了基本的了解，但如果我們?cè)噲D深入了解更多的東西，就必須看看以下關(guān)于路由表算法的一些詳細(xì)信息。

　　● 首先，路由表會(huì)去搜索一個(gè)“目的IP地址”字段與數(shù)據(jù)報(bào)文中目的IP地址完全相同的條目。這就意味著IP地址的主機(jī)ID與網(wǎng)絡(luò)ID完全的匹配。如果找到，則數(shù)據(jù)包被發(fā)送到相應(yīng)接口或中間路由器。

　　● 如果沒有找到一個(gè)完全的匹配IP，那么就接著搜索相匹配的網(wǎng)絡(luò)ID。如果找到，那么該數(shù)據(jù)報(bào)文會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到指定的路由器。所以我們看到，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)都通過(guò)這個(gè)路由表中的單個(gè)（這個(gè)）條目來(lái)管理。

　　● 如果上述兩個(gè)條件都不匹配，那么該數(shù)據(jù)報(bào)文將轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)“默認(rèn)路由器”。

　　● 如果上述步驟失敗，即沒有默認(rèn)路由器，那么該數(shù)據(jù)報(bào)文最終無(wú)法被轉(zhuǎn)發(fā)。任何無(wú)法投遞的數(shù)據(jù)報(bào)文都將產(chǎn)生一個(gè)ICMP主機(jī)不可達(dá)或ICMP網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)的錯(cuò)誤，并將此錯(cuò)誤返回給生成此數(shù)據(jù)報(bào)文的應(yīng)用程序。

　　有時(shí)人們會(huì)問(wèn)，為什么路由表中會(huì)有兩種類型的條目？有了更精確的主機(jī)條目為什么還需要網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的條目？嗯…在路由表中包含與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的路由條目是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)在于，擁有一個(gè)與完整網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的條目，能夠避免包含此網(wǎng)絡(luò)中所有單獨(dú)的主機(jī)條目（這個(gè)數(shù)據(jù)量非常巨大）。這使得路由表的大小降到一個(gè)可收受的數(shù)量級(jí)，這樣就非常好。

　　查看路由表信息的命令

　　你可以使用netstat命令查看路由表信息，如下所示：

　　$ netstat -rn Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface 192.168.2.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0 169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0 0.0.0.0 192.168.2.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0 其輸出提供目的IP地址和網(wǎng)關(guān)相關(guān)的詳細(xì)信息。標(biāo)志“U”表明該路由器可達(dá)；“G”表明該路由器與一個(gè)網(wǎng)關(guān)（路由器）相連。如果這個(gè)標(biāo)志沒有被設(shè)置，那么我們可以認(rèn)為主機(jī)與目標(biāo)是直接相連的。