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当路由器收到一个IP数据包时#xff0c;会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的表项进行逐位(Bit-By-Bit)的逐位查找#xff0c;…六、路由转发

1、最长匹配原则

是支持IP路由的设备默认的路由查找方式(事实上几乎所有支持IP路由的设备都是这种查找方式)。

当路由器收到一个IP数据包时会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的表项进行逐位(Bit-By-Bit)的逐位查找直到找到匹配度最长的条目这叫最长匹配原则。

这里有几个概念要先搞清楚

主类网络号意思是该网络号按照其所属的IP地址类别区分后对应上的默认的子网掩码长度后得到的网络号。

如172.16.0.0

如10.1.12.0/24首先10开头的这是一个A类地址A类地址默认的掩码是

上图从172.16.0.0/16开始往上走下一个网络号是172.16.10.0/24很明显是应用了(VLSM)可变长子网掩码之后得到的一个172.16.0.0/16这个主类网络的一个子网。

子网(subnet):可以理解为是在网络号所属类别的默认掩码长度的基础上将掩码“拉长”或者向主机位借位从而得到的一个子网络号。

实际上172.16.0.0/16

172.16.10.1实际上这个IP既可以理解为在172.16.0.0/16网络内也是在172.16.10.0/24

网络内当然这里我们能看出来谁更能精确匹配172.16.10.1

172.16.10.0/24

当然子网172.16.10.0/24还可以进一步划分子网得到172.16.10.0/30甚至172.16.10.1/32那么如果这些前缀都存在的情况下当我要去查找172.16.10.1谁的匹配度最高呢很明显是

172.16.10.1/32

实际上是将这个B类地址的掩码向左移了8bits这样一来得到的这个网络号实际上是囊括了

172.16.0.0/16

路由表一共有三个条目172.16.1.0/24、172.16.2.0/24、

172.16.0.0/16这三个路由条目分别指向不同的出接口。

那么当路由器收到一个数据包去往172.16.2.1的时候它怎么做决策呢

很简单把三个路由条目都写成二进制对应上路由条目各自的掩码(前缀长度)掩码为1的位是需要严格匹配的掩码为0的位则无所谓(图中标识x的位)。

然后把数据包的目的IP地址172.16.2.1也写成二进制接下去就是从左往后的逐位匹配。

剔除不匹配的路由条目1剩下路由条目2和3由于目的地址172.16.2.1和路由条目172.16.2.0/24的匹配长度最长因此路由条目2胜出最终数据包被从接口S1转发出去。

这就是最长匹配原则。

最长匹配示例

上图当R1收到一个数据包去往172.16.1.1数据包将命中那一条路由呢那么实际上172.16.1.1是“掉落”在172.16.1.0/24及172.16.0.0/16网络中的两者貌似皆可但是172.16.1.0/24显然匹配度要更长因此最终这个数据包根据路由条目“172.16.1.0/24”的指示被转发给了R2。

同理若有数据包去往172.16.2.1呢首先路由表中172.16.1.0/24这条前缀肯定是不匹配的最后172.16.2.0/24这个条目匹配度最高因此数据被从S1口扔给了R3。

而当有数据包去往172.17.1.1时由于172.16.1.0/24及172.16.0.0/16这两条路由均不匹配于是数据只能“求助于”0.0.0.0/0这条缺省路由从S2口转发给R4。

不同的路由前缀(注意路由前缀包含网络号掩码缺一不可)在路由表中属于不同的路由。

相同的路由前缀通过不同的协议获取先比优先级优选优先级小的后比cost。

这是一般情况当然有二般情况这就要看特定的环境和特定的路由协议了。

默认采用最长匹配原则匹配则转发无匹配则找默认路由默认路由都没有则丢弃。

路由器的行为是逐跳的到目标网络的沿路径每个路由器都必须有关于目的地的路由。

bit另一个为24

bit的路由满足最长匹配原则因此被选择来指导发往192.168.2.2的报文转发。

根据最长匹配原则匹配能够匹配到192.168.3.2的路由只有一条此路由为最终转发依据。

路由器查找FIB表时将报文的目的IP地址和FIB表中各表项的掩码进行按位“逻辑与”得到的地址符合FIB表中的网络地址则匹配。

最终选择一个掩码最长的FIB表项转发报文。

FIB表信息查看命令display

slot-id显示指定槽位号的FIB表信息。

整数形式取值范围请根据设备实际配置选取.

Total

TunnellD表示转发表项索引。

该值不为0时表示匹配该项的报文通过隧道转发(如MPLS隧道转发)。

该值为0时表示报文不通过隧道转发。

如果一个数据包的目的IP地址是10.3.3.3路由器将会把这个数据包从哪个接口转发出去呢

FIB表中每条转发项都指明到达某网段或某主机的报文应通过路由器的哪个物理接口或逻辑接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。

2、路由转发流程

1、来自10.0.1.0/24网段的IP报文想要去往40.0.1.0/24网段首先到达网关。

2、网关查找路由表项确定转发的下一跳、出接口之后报文转发给R2。

4、R3收到后查找路由表项发现IP报文目的IP属于本地接口所在网段直接本地转发。

最终该报文被发往目的主机。

IP路由表小结

当路由器从多种不同的途径获知到达同一个目的网段的路由(这些路由的目的网络地址及网络掩码均相同)时会选择路由优先级值最小的路由;如果这些路由学习自相同的路由协议则优选度量值最优的。

总之最优的路由加入路由表。

当路由器收到—个数据包时会在自己的路由表中查询数据包的目的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;如果没有匹配的表项则丢弃该数据包。

路由器的行为是逐跳的数据包从源到目的地沿路径每个路由器都必须有关于目标网段的路由否则就会造成丢包。

3、如何根据掩码来确定IP地址网段

如何确定子网掩码和判断IP地址的网段。

通常我们在划分vlan的时候会使用以下例子

子网掩码255.255.255.0

那么他们是不是在同一个网段呢平时配置IP地址较多的朋友可以直观的判断他们并不是属于同一个网段那么如何计算呢要想判断两个IP地址是不是在同一个网段只需将IP地址与子网掩码做与运算如果得出的结果一样则这两个IP地址是同一个子网当中。

详细计算

11111111.11111111.11111111.00000000

将两者相“与(and)运算

11111111.11111111.11111111.00000000

然后得到

11111111.11111111.11111111.00000000

然后将两者相“与(and)运算

11111111.11111111.11111111.00000000

然后得到

很明显二者的结果是不一样的一个是网段192.168.1.0一个是网段192.168.2.0所以不是一个网段。

案例2

很明显我们这个和上面例1的IP地址是一样的只是子网掩码不一样如果不看子网掩码首先可能就判断他们不是同一个网段。

这里面和上面例1中唯一变化就是子网掩码从255.255.255.0换成了255.255.252.0了那我们来看下他们是否属于同一个网段。

详细计算

11111111.11111111.11111100.00000000

然后将两者相“与(and)运算

11111111.11111111.11111100.00000000

然后得到11000000

11111111.11111111.11111100.00000000

然后将两者相“与(and)运算

11111111.11111111.11111100.00000000

然后得到11000000

很明显二者的结果是一样的都是属于192.168.0.0网段所以他们是同属于一个网段。

当然如果对子网较熟了就不需要经过这些运算了大部分的网段可以通过分析子网掩码与IP地址就可以判断出来是否属于网一网段但前提是你需要熟悉网段的原理与运算的方法。

4、如何根据ip地址推算子网掩码

确定IP地址子网掩码,大部分的情况下我们网络中只要不超过254台主机的的话子网掩码都可以设置成255.255.255.0。

那么超过了254台主机的话怎么办呢

可以划分vlan也可以设置成一个大网段划分vlan我们就不说了上面有例子设置成一个大网段就有一个难点如何确定这个大网段里面的子网掩码呢

例如:假设监控网络中有600个点位我们现在也不想把它划分vlan(实际项目中大部分是会划分vlan的)假设只想用一个大网段把这600个点位分配IP地址如何设置IP地址如何确实子网掩码

分析首先我们知道600个点位可以使用3个254个IP地址段来分配。

可以使用

那么问题来了如果要使这三个IP段在同一个网段内那么这个大网段共同的子网掩码是多少呢我们来分析下

11000000

转换成了二进制可以看得出三个IP段的二进制前面22位的是不变的那么可以将他们表示成

IP段一192.168.0.1/22

这种192.168.2.x/22形式的IP地址相信大家平时都见过就是已经告诉了子网掩码了。

也就是说他们共同的子网掩码二进制前面22个都是1。

11111111

转换成十进制那就是255.255.252.0所以他们共同的子网掩码就是255.255.252.0。

当然在实际项目中与网络接触较多的人不需要通过一系列的换算直接可以通过简单的判断估算出来这个大网段的子网掩码因此今天是讲原理方便大家理解所以所有的换算都是通过运算出来的。

整个华为数通学习笔记系列中本人是以网络视频与网络文章的方式自学的并按自己理解的方式总结了学习笔记某些笔记段落中可能有部分文字或图片与网络中有雷同并非抄袭。

完处于学习态度觉得这段文字更通俗易懂融入了自己的学习笔记中。

如有相关文字涉及到某个人的版权利益可以直接联系我我会把相关文字删除。

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