計算機網路之十：路由協議

一：MAC頭和IP頭

1.在MAC頭裡面，先是目標MAC地址，再是源MAC地址，然後有一個協議型別，用來說明裡面是IP協議。

2.在IP頭裡面，最重要的是源IP地址和目標IP地址。

二：路由

在任何一臺機器上，當要訪問另一個IP地址的時候，都會先判斷，這個目標IP地址和當前機器的IP地址，是否在同一個網段：

1.如果是同一個網段，直接將源IP地址和目標IP地址放入IP頭中，然後透過ARP獲得MAC地址，將源MAC地址和目標MAC地址放入MAC頭中，發出去即可。

2.如果不是同一網段，需要發往預設閘道器，閘道器的地址一定是和源IP地址是一個網段的。人們通常把閘道器叫做路由器。路由器是一臺裝置，它有五個網口或者

網路卡，相當於有五隻手，分別連著五個區域網。每隻手的IP地址都和區域網的IP地址相同網段。 任何一個想發往其它區域網的包，都會到達其中一隻手，被拿進來，

拿下MAC頭和IP頭，看看根據自己的路由演算法，選擇另一隻手，加上IP頭和MAC頭，然後傳送出去。

三：靜態路由

靜態路由，其實就是在路由器上，配置一條一條規則，每當要選擇從哪隻手丟擲去的時候，就一條條的匹配規則，找到符合的規則，按照規則中的設定，從某個網口傳送出去。

MAC地址只要過閘道器，就必定會改變，關鍵看IP地址是否改變：

1.轉發閘道器：不改變IP地址的閘道器。

2.NAT閘道器：改變IP地址的閘道器。很多辦公室訪問外網的時候，也是被NAT過的，因為公網地址實在是太貴了，所以一般就是整個辦公室共用一個到兩個IP地址。

3.路由表：一張路由表中會有多條路由規則，每一天規則至少包含三項資訊：目的網路（這個包想去哪？），出口裝置（將包從哪個口扔出去），下一條閘道器（下一個路由器的地址）

透過route命令和ip route命令可以進行查詢或者配置。

比如：ip route add 10.176.48.0/20 via 10.173.32.1 dev eth0 表示要求10.176.48.0/20這個目標網路，要從eth0埠出發，經過10.173.32.1。 這種配置方式的一個核心思想是：根據

目的IP地址來配置路由

4.配置策略路由：可以配置多個路由表，可以根據源IP地址，入口裝置，TOS等選擇路由表，然後在路由表中查詢路由。這樣可以使不同來源的包走不同的路由。

 ip rule add from 192.168.1.0/24 table 10 

 ip rule add from 192.168.2.0/24 table 20

表示從192.168.1.0/24這個網段來的，使用table 10中的路由表，而從192.168.2.0/24網段來的，使用table 20的路由表。

ip route add default scope global nexthop via 100.100.100.1 weight 1 nexthop via 200.200.200.1 weight 2

表示下一跳有兩個地方，分別是100.100.100.1和200.200.200.1，權重分別為1比2.

四：動態路由

使用動態路由器，可以根據路由協議演算法生成動態路由表，隨網路執行狀況的變化而變化。

1.距離向量路由演算法：基於Bellman-Ford演算法，每個路由器都儲存一個路由表，包含多行，每行對應網路中的一個路由器，

每一行包含兩部分資訊，一個是要到目標路由器，從哪條線出去；另一個是目標路由器的距離。

2.鏈路狀態路由演算法：基於Dijkstra演算法，當一個路由器啟動的時候，首先是發現鄰居，鄰居都回復。然後計算和鄰居的距離，

傳送一個echo,要求馬上返回，除以二就是距離。然後將自己和鄰居之間的鏈路狀態包廣播出去，傳送到整個網路的每個路由器。

這樣每個路由器都能夠收到它和鄰居之間的關係資訊，因而，每個路由器都能在自己本地構建一個完整的圖，然後針對這個圖

使用Dijkstra演算法，找到兩點之間的最短距離。

五：動態路由協議

1.基於鏈路狀態路由演算法的OSPF

OSPF（Open Shortest Path First,開放式最短路徑優先），廣泛應用在資料中心的協議，由於主要用在資料中心內部，用於路由決策，因而稱為內部閘道器協議（Interior Gateway Protocol 簡稱IGP）。

內部閘道器協議的重點就是找到最短的路徑，在一個組織內部，路徑最短往往最優。有時候OSPF可以發現多個最短的路徑，

可以在這個路徑中進行負載均衡，這常常被稱為等價路由。

2.基於距離向量路由演算法的BGP（外網路由協議 Border Gateway Protocol）