IP路由基礎(chǔ)知識
2024-09-12 21:52:21
供稿：網(wǎng)友
理解IP路由，是理解IP網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，不了解路由，就無法了解IP網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)。這里我們使用類比的方法為初學(xué)者介紹一些關(guān)于IP路由的基本概念，希望能幫助初學(xué)者更好的理解IP網(wǎng)絡(luò)。我個(gè)人認(rèn)為現(xiàn)實(shí)生活中的郵政系統(tǒng)與由IP構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最為類似，因此如果你了解郵政系統(tǒng)，那么理解IP的原理也不會(huì)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(jìn)信封，然后在信封上面填寫收件人的郵政編碼和地址，當(dāng)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(shù)據(jù)包的頭部，會(huì)由操作系統(tǒng)填寫目的IP地址（收件人）和源IP地址（發(fā)件人）。因此IP包頭就是我們的信封，IP包內(nèi)部的數(shù)據(jù)就是我們寫在信上面的內(nèi)容或者叫信息。
信封填寫好以后，接下來就是找一個(gè)距離發(fā)件人最近的郵筒投遞我們的信件，那么這個(gè)郵筒就相當(dāng)于我們平時(shí)經(jīng)常提到的網(wǎng)關(guān)。你可以把它理解成每家每戶上網(wǎng)用到的那個(gè)小路由器。當(dāng)然也有一些用戶使用光纖寬帶上網(wǎng)，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(huì)把信件投遞到管理它的那個(gè)郵局（實(shí)際上是由郵遞員完成的）。然后郵政系統(tǒng)會(huì)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?yàn)猷]政系統(tǒng)在默認(rèn)情況下是不會(huì)保證普通信件能保證送達(dá)。因?yàn)楹芏鄷r(shí)候我們的信件會(huì)丟失。比如：投遞過程中，郵件丟失了、被人誤領(lǐng)了…等等。IP也是一樣，數(shù)據(jù)包發(fā)出去以后，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是無法保證這個(gè)數(shù)據(jù)包一定能安全送達(dá)，系統(tǒng)只是盡力在做。
下面我們假設(shè)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(gè)系統(tǒng)具體是如何進(jìn)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(huì)按時(shí)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(shè)跨省信件只在省會(huì)間傳遞）的郵政汽車；
3、信件到達(dá)長沙后，長沙郵政局將把這些信件中省內(nèi)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(xù)下去，汽車載著北京的郵件經(jīng)過武漢、鄭州，最后才到達(dá)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(jù)信封上的收件人信息，安排郵遞員將信件最終送達(dá)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包發(fā)送給長沙的路由器；
3、長沙路由器收到數(shù)據(jù)包以后，繼續(xù)查詢路由表，本省的從去往地市的線路上發(fā)走，北京方向的從去往武漢的線路上發(fā)走；
4、如此繼續(xù)下去，武漢發(fā)給鄭州，鄭州發(fā)給北京；
5、最后北京的路由器收到了這個(gè)IP數(shù)據(jù)包，在查詢過路由表后，發(fā)現(xiàn)這是發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，于是繼續(xù)查詢MAC地址表，并通過MAC地址將數(shù)據(jù)包發(fā)送給最終的收件人。
當(dāng)然收件人可能會(huì)有回信，也就是回包。這很好辦，無非就是上述過程的重復(fù)，而僅僅只是將收件人與發(fā)件人的信息對調(diào)了一下。至此，郵件的投遞結(jié)束，IP包的投遞也結(jié)束，兩者是多么的相似呀。也許大家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以上IP轉(zhuǎn)發(fā)的過程中有一個(gè)核心的操作就是“查路由表”。路由表是什么？在設(shè)備中啟什么作用？請繼續(xù)往下看…
路由這個(gè)詞是英文 Route 的音譯，做名詞的時(shí)候表示“路線”“航線”等意思…做動(dòng)詞的時(shí)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(shù)據(jù)包的走向。
以陸路交通系統(tǒng)為例，從湖南出發(fā)，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(fā)到達(dá)湖北，去上海則必須先從東站出發(fā)到達(dá)江西…而路由表則是用來描述這些信息的一個(gè)集合，我們根據(jù)以上信息構(gòu)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(yīng)的其他所有的省都會(huì)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(xiàn)在讓我們來類比一下：每個(gè)省代表網(wǎng)絡(luò)中的一臺路由器，每個(gè)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(wǎng)線…一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)是不是就這樣誕生了…然后每臺路由器都維護(hù)著自己的一張路由表，當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入路由器后，只需簡單的查表操作便能指導(dǎo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)了。
實(shí)戰(zhàn)練習(xí)1：完成廣東、湖南、湖北三省的路由表，要求數(shù)據(jù)能從廣東發(fā)送到湖北，而且能從湖北返回廣東。
實(shí)戰(zhàn)練習(xí)2：完成各省路由器的路由表，要求數(shù)據(jù)能從廣東發(fā)送到湖北，而且能從湖北返回廣東。
