IP路由是为网络中的流量进行路径选择的过程，是数据通信网络中最基本的要素，目的是将IP数据包有效率地经由网络从源地址传输至目的地址，从而实现网络通信。运行IP路由的设备是路由器，其中存储着用于指导数据包转发的路由表。IP路由协议是路由器之间维护路由表的规则，包括BGP、IS-IS、OSPF等。

3.4IP路由

3.4.1路由器的特性

路由器（Router，又称路径器）是一种计算机网络设备，它能将数据包通过一个个网络传送至目的地（选择数据的传输路径），这个过程称为路由。路由器就是连接两个以上个别网络的设备，路由工作在OSI模型的第三层——即网络层，例如网际协议（Internet Protocol，IP）层。

路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。 路由器是互联网络的枢纽，"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。

作用功能

1.连通不同的网络

从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网络进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址。因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说，在网络中添加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。

2.选择信息传送的线路

有的路由器仅支持单一协议，但大部分路由器可以支持多种协议的传输，即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则，要在一个路由器中完成多种协议的算法，势必会降低路由器的性能。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据－－路径表（Routing Table），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

• 静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态（static）路径表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。
• 动态路由表：动态（Dynamic）路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

3.4.2IP数据包传送方式

‌IP数据包的传送方式主要包括以下几种：单播、组播（多播）、广播和任播。‌

‌1.单播（Unicast）‌

单播是一种点对点的传输方式，数据包被发送到单个特定的目的地。这种传输方式常用于大多数Internet流，如HTTP和FTP。单播地址用于标识每个单独的设备‌。

‌‌2.组播（Multicast）‌

组播是一种点对多点的传输方式，当网络中的某些用户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送一次数据，通过组播路由协议建立组播分发树，数据到达距离用户端尽可能近的节点后开始复制和分发。组播地址范围是224.0.0.0 - 239.255.255.255（D类地址），且组播数据报是“尽最大努力交付”的，不提供可靠交付，通常用于UDP协议‌。

‌3‌.广播（Broadcast）‌

广播是一种点对多点的传输方式，数据包被发送到同一广播域或子网内的所有设备。广播地址用于标识子网内的所有设备，常用于查找DHCP服务器等场景。广播传输仅限于IPv4上的UDP协议‌。

‌4‌.任播（Anycast）‌

任播是一种特殊的传输方式，数据包被发送到分配了相同单播地址的多个节点中最近的节点。任播用于优化网络路由，确保数据包被发送到最近的服务器‌。

IP数据包的传输过程

• ‌构造IP数据报‌：源主机构造一个目的IP地址为目标主机的IP数据报。
• 查找路由表‌：路由器根据目的IP地址查找路由表，选择最优路径进行转发。
• 分片和重组‌：如果数据报尺寸大于网络的最大传输单元（MTU），路由器会将数据报分成多 个较小的部分（分片），在接收端重新组装成原始数据报。
• 交付上层协议‌：目的主机收到数据报后，将其传递到上层协议进行处理‌。

3.4.3IP数据包与路由流程

在计算机网络中，路由表（routing table）或称路由择域信息库（RIB, Routing Information Base），是一个存储在路由器或者联网计算机中的电子表格（文件）或类数据库。路由表存储着指向特定网络地址的路径（在有些情况下，还记录有路径的路由度量值）。路由表中含有网络周边的拓扑信息。路由表建立的主要目标是为了实现路由协议和静态路由选择。

路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳的传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用，表中包含的信息决定了数据转发的策略。打个比方，路由表就像我们平时使用的地图一样，标识着各种路线，路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。

1.路由表中的表项内容

• destination：目的地址，用来标识IP包的目的地址或者目的网络。
• mask：网络掩码，与目的地址一起标识目的主机或者路由器所在的网段的地址。
• pre：标识路由加入IP路由表的优先级。可能到达一个目的地有多条路由，但是优先级的存在让他们先选择优先级高的路由进行利用。
• cost：路由开销，当到达一个目的地的多个路由优先级相同时，路由开销最小的将成为最优路由。
• interface：输出接口，说明IP包将从该路由器哪个接口转发。
• nexthop：下一跳IP地址，说明IP包所经过的下一个路由器。

2.路由表网络接口

表示当前路由器到达目的路由器的当前路由器出口ip 。

3.路由表网关

表示当前路由器到达目的路由器的目的路由器入口ip 。

3.4.4路由表类型

在计算机网络中，路由表或称路由择域信息库（RIB）是一个存储在路由器或者联网计算机中的电子表格（文件）或类数据库。路由表存储着指向特定网络地址的路径（在有些情况下，还记录有路径的路由度量值）。路由表中含有网络周边的拓扑信息。路由表建立的主要目标是为了实现路由协议和静态路由选择。

在现代路由器构造中，路由表不直接参与数据包的传输，而是用于生成一个小型指向表，这个指向表仅仅包含由路由算法选择的数据包传输优先路径，这个表格通常为了优化硬件存储和查找而被压缩或提前编译。本文将忽略这个执行的详细情况而选择整个路径选择/传输信息子系统作为路由表来说明。

1．静态路由表

由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态（static）路由表，一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。

2．动态路由表

动态（Dynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议（Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定如何转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。由于Internet上执行BGP协议的路由器通常拥有数十万条路由表项，所以该项目也是路由器能力的重要体现。

3．路由协议

• RIP：RIP很早就被用在Internet上，是最简单的路由协议。它是“路由信息协议（Route Information Protocol）”的简写，主要传递路由信息，通过每隔30秒广播一次路由表，维护相邻路由器的位置关系，同时根据收到的路由表信息计算自己的路由表信息。RIP是一个距离矢量路由协议，最大跳数为15跳，超过15跳的网络则认为目标网络不可达。此协议通常用在网络架构较为简单的小型网络环境。分为RIPv1和RIPv2两个版本，后者支持VLSM技术以及一系列技术上的改进。RIP的收敛速度较慢。
• OSPF：OSPF协议是“开放式最短路径优先（Open Shortest Path First）”的缩写，属于链路状态路由协议。OSPF提出了“区域（area）”的概念，每个区域中所有路由器维护着一个相同的链路状态数据库（LSDB）。区域又分为骨干区域（骨干区域的编号必须为0）和非骨干区域（非0编号区域），如果一个运行OSPF的网络只存在单一区域，则该区域可以是骨干区域或者非骨干区域。如果该网络存在多个区域，那么必须存在骨干区域，并且所有非骨干区域必须和骨干区域直接相连。OSPF利用所维护的链路状态数据库，通过最短路径优先算法（SPF算法）计算得到路由表。OSPF的收敛速度较快。由于其特有的开放性以及良好的扩展性，OSPF协议在各种网络中广泛部署。
• IS-IS：IS-IS协议是Intermediate system to intermediate system（中间系统到中间系统）的缩写，属于链路状态路由协议。标准IS-IS协议是由国际标准化组织制定的ISO/IEC 10589:2002所定义的，标准IS-IS不适合用于IP网络，因此IETF制定了适用于IP网络的集成化IS-IS协议（Integrated IS-IS）。和OSPF相同，IS-IS也使用了“区域”的概念，同样也维护着一份链路状态数据库，通过最短生成树算法（SPF）计算出最佳路径。IS-IS的收敛速度较快。集成化IS-IS协议是ISP骨干网上最常用的IGP协议。
• IGRP：IGRP协议是“内部网关路由协议（Interior Gateway Routing Protocol）”的缩写，由Cisco于二十世纪八十年代独立开发，属于Cisco私有协议。IGRP和RIP一样，同属距离矢量路由协议，因此在诸多方面有着相似点，如IGRP也是周期性的广播路由表，也存在最大跳数（默认为100跳，达到或超过100跳则认为目标网络不可达）。IGRP最大的特点是使用了混合度量值，同时考虑了链路的带宽、延迟、负载、MTU、可靠性5个方面来计算路由的度量值，而不像其他IGP协议单纯的考虑某一个方面来计算度量值。IGRP已经被Cisco独立开发的EIGRP协议所取代，版本号为12.3及其以上的Cisco IOS（Internetwork Operating System）已经不支持该协议，已经罕有运行IGRP协议的网络。
• EIGRP：由于IGRP协议的种种缺陷以及不足，Cisco开发了EIGRP协议（增强型内部网关路由协议）来取代IGRP协议。EIGRP属于高级距离矢量路由协议（又称混合型路由协议），继承了IGRP的混合度量值，最大特点在于引入了非等价负载均衡技术，并拥有极快的收敛速度。EIGRP协议在Cisco设备网络环境中广泛部署。
• BGP：为了维护各个ISP的独立利益，标准化组织制定了ISP间的路由协议BGP。BGP是“边界网关协议（Border Gateway Protocol）”的缩写，处理各ISP之间的路由传递。但是BGP运行在相对核心的地位，需要用户对网络的结构有相当的了解，否则可能会造成较大损失。