路由基础与工作原理：数据包转发与路由分类

# 路由基础与工作原理
## 路由器工作原理
### 数据包转发流程
- 接收数据包
  - 通过网络接口接收
  - 检查数据包有效性
- 解封装至网络层
  - 提取网络层头部信息
- 查询路由表
  - 根据目标IP查找
  - 确定下一跳和出接口
- 重新封装
  - 封装数据链路层头部
- 转发到下一跳
  - 发送至下一跳路由器或最终目的地
### 关键组件
- 路由处理器（CPU）
  - 负责路由决策
- 交换结构（Switching Fabric）
  - 数据转发路径
  - 提高转发效率
- 输入/输出接口
  - 处理进出数据流量
## 路由表
### 表项组成
- 目标网络（Destination）
  - 指定必须到达的网络地址
- 子网掩码（Netmask）
  - 定义网络部分与主机部分
- 下一跳（Next Hop）
  - 数据包转发到的下一个路由器地址
- 出接口（Interface）
  - 指明用于发送的物理或虚拟接口
- 度量值（Metric）
  - 路由优先级和性能衡量
- 路由来源（Protocol）
  - 数据来源的协议类型
### 路由优先级
- 直连路由（0）
  - 本地连接的路由
- 静态路由（1）
  - 管理员手动配置的固定路径
- OSPF（110）
  - 开放最短路径优先协议
- IS_IS（115）
  - 中间系统到中间系统协议
- RIP（120）
  - 距离矢量路由协议
## 路由分类
### 按生成方式
- 直连路由（Direct）
  - 自动生成，快速识别
  - 优先级最高
- 静态路由（Static）
  - 手动配置，稳定
  - 适用场景：
    - 小型网络
    - 默认路由设置
- 动态路由（Dynamic）
  - 通过协议自动学习，适应性强
### 按作用范围
- IGP（内部网关协议）
  - RIP
    - 距离矢量特性
    - 最大15跳限制
  - OSPF
    - 链路状态特性
    - 分层Area设计，扩展性好
  - IS_IS
    - CLNS编址方式
- EGP（外部网关协议）
  - BGP
    - 路径矢量特性
    - 具备AS_PATH属性
## 关键技术
### 最长匹配原则
- 匹配规则：
  - 选择路径具体性最多的路由
- 示例：
  - 目标IP：192.168.1.10
    - 192.168.1.0/24（优先）
    - 192.168.0.0/16
### 度量值（Metric）
- OSPF：基于带宽计算（Cost=参考带宽/实际带宽）
- RIP：基于跳数（Hops）进行评估
- EIGRP：复合度量（结合带宽与延迟）
### 特殊路由
- 默认路由（0.0.0.0/0）
  - 用于无特定匹配路由时的路径
- 黑洞路由（Null0）
  - 吞掉不需要的流量
- 浮动路由（备用路径）
  - 提供冗余和备份网络路径
## 路由过程示例
- PC1发送数据到PC2（跨网段）
  - 发送数据前检查连接
- 查询默认网关
  - 查找连接的路由器
- 路由器R1执行：
  - 查路由表，迅速匹配最合适路径
  - TTL减1，避免无限循环
  - 重新计算校验和，保证数据完整性
- 逐跳转发至目标网络
  - 直至到达PC2，完成数据传输