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2024年2月6日发(作者：)

IP(IPv4)路由详解

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前面在局域网详解中 讲到，在局域网中，一台主机与另一台主机通信是通过MAC地址寻址来找到另外一台主机。那么在广域网中，一个网络和另一个网络之间要通信，又如何来寻址。 现在我们就来了解，在广域网中的寻址方法——路由。路由的原理很简单，就是通过查询一张路由表来确定数据包下一跳应该发向哪个地方。我们来详细了解如何通 过路由表来判断数据包下一跳应该发给谁。

首先我们来看一下我们平时windows主机所用的路由表。

这张图是一张单网卡windows主机的路由表，也是一张非常简单的路由表，通过这张路由表，我们可以了解最简单基本的通过路由表进行路由寻址的方法。

windows路由表的查表顺序是由下到上，优先级依次降低，数据包来了之后由下到上依次查表决定数据表发往哪里。

我们来一条一条的了解这些数据代表的意思。

首先来看横轴的标题

Network Destination：目标网络，也就是我们的IP数据包的目的IP地址。

Netmask：子网掩码，用来计算目标IP地址是否属于当前路由的网段。

Gateway：网关，IP数据包下一个需要经过的目的地址。

Interface：接口，用来发送该IP包的物理网卡。

Metric：跃点数，通常用于衡量数据包从源地址到目的地址所需要经过的路径长度。

在路由表中如何表示匹配上一条路由呢？

首先我们假设目标IP为X，如果满足以下公式表示X匹配上一条路由规则：

X & netmask = Network Destination

&：二进制与运算

下面我们就来一条一条的解释每条路由所代表的意义，以及如何去匹配这条路由。

第一条：

255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.1.105 192.168.1.105 1

X & 255.255.255.255 = 255.255.255.255

255.255.255.255翻译成二进制为11111111 11111111 11111111 11111111，在计算机里面十六进制表示为FF FF FF FF（也就是2的32次方，所以在32位计算系统，刚好一个无符号整形数可以表示一个IP地址）

由上面的计算公式得到X只有等于255.255.255.255时才能满足上面的等式。翻译一下就是当发往目标IP地址为 255.255.255.255的IP数据，通过本机IP地址为192.168.1.105网卡发送出去，发送到IP地址为192.168.1.105的 设备上。由于192.168.1.105就是本机IP地址，也就表示这个数据包可以不用经过中间路由，直接达到目的主机。这个目标IP地址为广播地址。

第二条：

224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.1.105 192.168.1.105 20

X & 240.0.0.0 = 224.0.0.0

240.0.0.0 翻译成二进制 11110000 0 0 0

224.0.0.0 翻译成二进制 11100000 0 0 0

X就是从11100000~11101111开始任意IP地址（因为后面的都全为0，0与任何数据相与都等于 0，所以和任何数据都能匹配上）。发向目标IP地址为~的IP数据包由IP地址为192.168.1.105的网卡 发出，不经过中路由，直接到达目标主机。

第三条：

192.168.1.255 255.255.255.255 192.168.1.105 192.168.1.105 20

X & 255.255.255.255 = 192.168.1.255

X也只有等于192.168.1.255的时候才满足这个等式，这条路由也一样是说发向目的IP地址为192.168.1.255的IP包由IP地址为192.168.1.105 的物理网卡发出，这个目的IP也是本网段的广播地址。

第四条：

192.168.1.105 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20

X & 255.255.255.255 = 192.168.1.105

X为192.168.1.105，这条路由表示发给本机的IP包不用向外发送，直接本地环回。

第五条：

192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.105 192.168.1.105 20

X & 255.255.255.0 = 192.168.1.0

X为192.168.1.1~192.168.1.255的所有IP，发给这些目的IP的数据包由192.168.1.105 发出并直接到达目的地址。这里X实际表示与本机同局域网内的所有主机地址。如何直接送到目的主机，前面局域网详解已 经有介绍，首先通过ARP请求获得对方MAC地址，然后通过MAC寻址就可以找到目的主机。（有人可能会疑问，我们局域网的主机都是连接在同一个路由器上 面的，怎么会不经过路由直接达到对方主机，实际上局域网的数据只是经过了路由器的上的网桥设备，并未进行路由寻址，我们这里讲的路由，是协议上IP层的一 个概念）

第六条：

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

本地环回路由，这里不多讲，可以试一下ping 127.127.127.127看看效果。

第七条：

0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 192.168.1.105 20

目的网络与子网掩码都为0的一条路由我们称之为默认路由。

前面六条路由都是需要特定网段IP地址的数据才能匹配上的，所以当前面六条路由都匹配不上的时候会找到这条默认路由，因为任意IP地址与0相与都等于0，也就是任意IP地址都能匹配上这条路由。

这条路由描述是说发给这些目的IP的数据包由192.168.1.105的网卡发出，发向IP地址为192.168.1.1的设备，192.168.1.1就是我们的网关地址了，当数据到达网关之后，网关再做一些处理就达到广域网，广域网再进行路由寻址就达到目的网络。

通过以上简单介绍，大家应该明白路由寻址是怎么完成的了吧～～

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