深入理解路由器控制平面与转发平面及路由表

路由器是网络中的关键设备，每个接口通常位于不同的网段中，从而分隔广播域。当两台路由器直接相连时，它们的接口通常共享一个广播域。

什么是路由？

路由是指从源地址到目标地址的数据传输路径。例如，从上海到武汉可以选择多种路径：

• A路径：高铁
• B路径：飞机
• C路径：轮船

选择路径时需考虑：

• 时间或速度
• 费用
• 便利性

路由表的作用

路由表存储了所有路由信息，帮助设备确定数据包的最佳路径。通过命令可以查看路由器中的路由表：

display ip routing-table
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
         Destinations : 8        Routes : 8        
Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface
      10.1.12.0/24  Direct  0    0           D   10.1.12.1       GigabitEthernet0/0/0
      10.1.12.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet0/0/0
    10.1.12.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet0/0/0
      10.1.23.0/24  Static  60   0          RD   10.1.12.2       GigabitEthernet0/0/0
      127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
      127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

路由表的形成

路由表由直连路由、静态路由和动态路由组成：

直连路由

配置IP地址并确保端口处于UP状态后自动生成。

非直连路由

需要通过静态路由或动态路由协议（如OSPF、RIP等）将网段添加到路由表中。

路由表的内容

路由表包含以下字段：

• Destination/Mask：目标网络
• Proto：路由来源
• Pre：优先级
• Cost：开销值
• Flags：标志位
• NextHop：下一跳
• Interface：出接口

路由表的转发原则

路由表遵循以下转发原则：

1. 路由条目必须存在
2. 根据最长匹配原则进行匹配
3. 掩码相同情况下，优先级最小者优先
4. 掩码和优先级相同情况下，比较开销值，越小越优先
5. 所有条件相同则负载均衡

直连路由的生成条件

直连路由在满足以下条件时自动生成：

• 接口配置了IP地址
• 接口状态为UP

直连路由的优点

直连路由具有以下优点：

• 优先级最高
• 自动配置，无需手动干预

直连路由的局限性

直连路由无法到达非直连网段。

配置实例讲解

以AR1为例，配置如下：

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 
#
[R1]display ip interface brief 
*down: administratively down
^down: standby
(l): loopback
(s): spoofing
The number of interface that is UP in Physical is 2
The number of interface that is DOWN in Physical is 2
The number of interface that is UP in Protocol is 2
The number of interface that is DOWN in Protocol is 2
Interface                         IP Address/Mask      Physical   Protocol  
GigabitEthernet0/0/0              192.168.1.1/24       up         up        
GigabitEthernet0/0/1              unassigned           down       down      
GigabitEthernet0/0/2              unassigned           down       down      
NULL0                             unassigned           up         up(s)     
[R1]
[R1]display ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
         Destinations : 7        Routes : 7        
Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface
      127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
      127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
    192.168.1.0/24  Direct  0    0           D   192.168.1.1     GigabitEthernet0/0/0
    192.168.1.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet0/0/0
  192.168.1.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet0/0/0
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

路由器控制平面与转发平面

控制平面负责管理网络协议（如OSPF、RIP、BGP、MPLS），并通过路由信息数据库（RIB）保存路由信息。
转发平面负责具体的数据包转发，使用转发信息数据库（FIB）来确定出接口。

路由表与FIB表的关系

每个路由器至少保存一张路由表和一张FIB表。路由表用于计算最佳路径，FIB表用于实际的数据包转发。