路由的基础知识

路由概念

路由： 跨越从源主机到目标主机的一个互联网络来转发数据包的过程
路由器：能够将数据包转发到正确的目的地，并在转发过程中选择最佳路径的设备
路由表：在路由器中维护的路由条目，路由器根据路由表做路径选择
直连路由：当在路由器上配置了接口的IP地址，并且接口状态为up的时候，路由表中就出现直连路由项
静态路由：是由管理员手工配置的，是单向的。
默认路由：当路由器在路由表中找不到目标网络的路由条目时，路由器把请求转发到默认路由接口 。

静态路由和默认路由的特点

  • 静态路由特点:
    路由表是手工设置的；
    除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化；
    路由表的形成不需要占用网络资源；
    适用环境：一般用于网络规模很小、拓扑结构固定的网络中。

  • 默认路由特点:
    在所有路由类型中，默认路由的优先级最低
    适用环境：一般应用在只有一个出口的末端网络中或作为其他路由的补充

  • 浮动静态路由：
    路由表中存在相同目标网络的路由条目时，根据路由条目优先级的高低，将请求转发到相应端口；
    链路冗余的作用；

路由器转发数据包时的封装过程

源IP和目标IP不发生变化，在网络的每一段传输时，源和目标MAC发生变化，进行重新封装，分别是每一段的源和目标地址。

要完成对数据包的路由，一个路由器必须至少了解以下内容：

  • 目的地址
  • 相连路由器，并可以从哪里获得远程网络的信息
  • 到所有远程网络的可能路由
  • 到达每个远程网络的最佳路由
  • 如何维护并验证路由信息
  • 路由和交换的对比

路由工作在网络层：

  • 根据“路由表”转发数据
  • 路由选择
  • 路由转发

交换工作在数据链路层：

  • 根据“MAC地址表”转发数据
  • 硬件转发

Linux中的route

使用route -n命令查看Linux内核路由表

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pi@pi:~ $ route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    202    0        0 eth0
0.0.0.0         10.89.0.1       0.0.0.0         UG    303    0        0 wlan0
10.89.0.0       0.0.0.0         255.255.240.0   U     303    0        0 wlan0
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     202    0        0 eth0

输出说明：

输出项 说明
Destination 目标网段或者主机
Gateway 网关地址，*表示目标是本主机所属的网络，不需要路由
Genmask 网络掩码
Flags 标记
Metric 路由距离，到达指定网络所需要的中转数
Ref 路由项引用次数
Use 此路由项被路由软件查找的次数
Iface 此路由项对应的输出接口

Flags的一些标记含义：

标记 含义
U 路由是活动的
H 目标是个主机
G 路由指向网关
R 恢复动态路由产生的表项
D 由路由的后台程序动态的安装
M 由路由的后台程序修改
! 拒绝路由

三种路由类型说明

  • 1.主机路由：
    主机路由是路由选择表中指向单个IP地址或主机名的路由记录。主机路由的Flags字段为H。例如，在下面的示例中，本地主机通过IP地址192.168.1.1的路由器到达IP地址为10.89.0.10的主机。
    添加主机路由时，需要指定网络 ID 和主机 ID，此时需要设置 netmask 255.255.255.255。
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    Destination     Gateway         Genmask                 Flags Metric Ref    Use Iface
    10.89.0.10      192.168.1.1     255.255.255.255         UH      0    0        0 eth0
  • 2.网络路由：
    网络路由是代表主机可以到达的网络。网络路由的Flags字段为N。例如，在下面的示例中，本地主机将发送到网络192.19.12的数据包转发到IP地址为192.168.1.1的路由器。
    添加网络路由时，只需指定网络 ID，通过 netmask 设置掩码长度。
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    Destination     Gateway         Genmask               Flags Metric Ref    Use Iface
    192.19.12       192.168.1.1     255.255.255.0         UN      0    0        0 eth0
  • 3.默认路由：
    当主机不能在路由表中查找到目标主机的IP地址或网络路由时，数据包就被发送到默认路由（默认网关）上。默认路由的Flags字段为G。例如，在下面的示例中，默认路由是IP地址为192.168.1.1的路由器。
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    Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
    0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    202    0        0 eth0

配置路由route的命令

设置和查看路由表都可以用 route 命令，设置内核路由表的命令格式是：

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route  [add|del] [-net|-host] target [netmask Nm] [gw Gw] [[dev] If]

参数解释：

参数 解释
add 添加一条路由规则
del 删除一条路由规则
-net 目的地址是一个网络
-host 目的地址是一个主机
target 目的网络或主机
netmask 目的地址的网络掩码
gw 路由数据包通过的网关
dev 为路由指定的网络接口

route命令使用举例：

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添加到主机的路由
# route add -host 192.168.1.2 dev eth0:0
# route add -host 10.20.30.148 gw 10.20.30.40
  
添加到网络的路由
# route add -net 10.20.30.40 netmask 255.255.255.248 eth0
# route add -net 10.20.30.48 netmask 255.255.255.248 gw 10.20.30.41
# route add -net 192.168.1.0/24 eth1
  
添加默认路由
# route add default gw 192.168.1.1
  
删除路由
# route del -host 192.168.1.2 dev eth0:0
# route del -host 10.20.30.148 gw 10.20.30.40
# route del -net 10.20.30.40 netmask 255.255.255.248 eth0
# route del -net 10.20.30.48 netmask 255.255.255.248 gw 10.20.30.41
# route del -net 192.168.1.0/24 eth1
# route del default gw 192.168.1.1                  //route del default   删除所有的默认路由
 
添加一条默认路由
# route add default gw 10.0.0.1      //默认只在内存中生效
开机自启动可以追加到/etc/rc.local文件里
# echo "route add default gw 10.0.0.1" >>/etc/rc.local
 
添加一条静态路由
# route add -net 192.168.2.0/24 gw 192.168.2.254
要永久生效的话要这样做：
# echo "any net 192.168.2.0/24 gw 192.168.2.254" >>/etc/sysconfig/static-routes
 
添加到一台主机的静态路由
# route add -host 192.168.2.2 gw 192.168.2.254
要永久生效的话要这样做：
# echo "any  host 192.168.2.2 gw 192.168.2.254 " >>/etc/sysconfig/static-routes
注：Linux 默认没有这个文件 ，得手动创建一个

设置包转发

在Linux中默认的内核配置已经包含了路由功能，但默认并没有在系统启动时启用此功能；
开启Linux的路由功能可以通过调整内核的网络参数来实现，方法如下：

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临时开启路由功能：
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
或者
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1


永久开启路由功能
# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
# sysctl -p

静态路由配置

添加静态路由到路由表的语法如下：

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ip route [destination_network] [mask] [next-hop_address] administrative_distance]

参数解释：

参数 解释
destination_network 需要发布到路由表中的网段
mask 在这一网络上使用的子网掩码
next-hop_address 下一跳路由器的地址
administrative_distance 默认时，静态路由有一个取值为1 的管理性距离。在这个命令的尾部添加管理权来修改这个默认值。

例如:

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ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1

查看路由表除了使用route -n命令外，还可以使用ip route:

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default via 192.168.1.1 dev eth0 src 192.168.1.109 metric 202
default via 10.89.0.1 dev wlan0 src 10.89.2.144 metric 303
10.89.0.0/20 dev wlan0 proto kernel scope link src 10.89.2.144 metric 303
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.109 metric 202