IP路由基礎知識
2024-09-12 21:52:21
供稿：網友
理解IP路由，是理解IP網絡的關鍵，不了解路由，就無法了解IP網絡的本質。這里我們使用類比的方法為初學者介紹一些關于IP路由的基本概念，希望能幫助初學者更好的理解IP網絡。我個人認為現實生活中的郵政系統與由IP構建的網絡系統最為類似，因此如果你了解郵政系統，那么理解IP的原理也不會太難。
首先，請問大家：我們寫完信以后接下來需要做什么事情呢？對，是把信裝進信封，然后在信封上面填寫收件人的郵政編碼和地址，當然還有寄信人的郵政編碼和地址（但這不是必須的）。IP 的情況也是一樣的，在IP數據包的頭部，會由操作系統填寫目的IP地址（收件人）和源IP地址（發件人）。因此IP包頭就是我們的信封，IP包內部的數據就是我們寫在信上面的內容或者叫信息。
信封填寫好以后，接下來就是找一個距離發件人最近的郵筒投遞我們的信件，那么這個郵筒就相當于我們平時經常提到的網關。你可以把它理解成每家每戶上網用到的那個小路由器。當然也有一些用戶使用光纖寬帶上網，那么可以理解成他直接把信件投遞給本地郵局了。
隨后，郵筒會把信件投遞到管理它的那個郵局（實際上是由郵遞員完成的）。然后郵政系統會盡最大努力將信件送給信封上指定的收件人。注意，我們這里說的是盡最大努力，因為郵政系統在默認情況下是不會保證普通信件能保證送達。因為很多時候我們的信件會丟失。比如：投遞過程中，郵件丟失了、被人誤領了…等等。IP也是一樣，數據包發出去以后，網絡系統是無法保證這個數據包一定能安全送達，系統只是盡力在做。
下面我們假設有一封從廣州的路人乙寄送給北京路人甲的信件，然后我們來看看這個系統具體是如何進行信件的投遞的。
1、廣州郵局先將郵件分類，即按照信封上收件人的郵政編碼將信件分類；
2、廣州郵局會按時將北京方向（注意：北京方向包括了去長沙、武漢的信件）的信件取走，交給一輛開往長沙（假設跨省信件只在省會間傳遞）的郵政汽車；
3、信件到達長沙后，長沙郵政局將把這些信件中省內的信件留下，剩下的信件則交給一輛開往武漢的郵政汽車；
4、如此繼續下去，汽車載著北京的郵件經過武漢、鄭州，最后才到達北京的郵政局；
5、北京郵政收到這批信件后，將留下目的地為北京的郵件，并根據信封上的收件人信息，安排郵遞員將信件最終送達收件人。
IP的情況也類似，讓我們按照上面的步驟走一遍。
1、廣州路由器在接收到IP數據包以后，先是查詢路由表；
2、廣州路由器將所有北京方向的數據包發送給長沙的路由器；
3、長沙路由器收到數據包以后，繼續查詢路由表，本省的從去往地市的線路上發走，北京方向的從去往武漢的線路上發走；
4、如此繼續下去，武漢發給鄭州，鄭州發給北京；
5、最后北京的路由器收到了這個IP數據包，在查詢過路由表后，發現這是發送給本地網絡的數據包，于是繼續查詢MAC地址表，并通過MAC地址將數據包發送給最終的收件人。
當然收件人可能會有回信，也就是回包。這很好辦，無非就是上述過程的重復，而僅僅只是將收件人與發件人的信息對調了一下。至此，郵件的投遞結束，IP包的投遞也結束，兩者是多么的相似呀。也許大家已經發現，以上IP轉發的過程中有一個核心的操作就是“查路由表”。路由表是什么？在設備中啟什么作用？請繼續往下看…
路由這個詞是英文 Route 的音譯，做名詞的時候表示“路線”“航線”等意思…做動詞的時候表示“確定路線、選路”等含義。簡單來說可以把路由理解成指示路徑的指示牌，而路由表則是指示牌的集合，通過查詢路由表來決定數據包的走向。
以陸路交通系統為例，從湖南出發，往東則是江西、往南則是廣東、往西則是貴州，往北則是湖北。也就是說，若要從湖南去北京，則必須先從北站出發到達湖北，去上海則必須先從東站出發到達江西…而路由表則是用來描述這些信息的一個集合，我們根據以上信息構建的湖南省路由表如下：
目的地 下一站 車站
北京 湖北南站 北站
上海 江西西站 東站
香港 廣東北站 南站
云南 貴州東站 西站
相應的其他所有的省都會有一張類似的，但僅屬于自己的路由表，也就是說湖南的表只能在湖南用，湖北的表的只能在湖北用。比如：從湖南去北京，下一站是湖北，而從湖北去北京，下一站則是河南了…
現在讓我們來類比一下：每個省代表網絡中的一臺路由器，每個省的車站則是路由器上的接口，連接各省之間的高速公路或者鐵路就是路由器之間的網線…一個龐大的網絡是不是就這樣誕生了…然后每臺路由器都維護著自己的一張路由表，當數據進入路由器后，只需簡單的查表操作便能指導數據的轉發了。
實戰練習1：完成廣東、湖南、湖北三省的路由表，要求數據能從廣東發送到湖北，而且能從湖北返回廣東。
實戰練習2：完成各省路由器的路由表，要求數據能從廣東發送到湖北，而且能從湖北返回廣東。
