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第三章 IP路由选择 从概念上说， I P路由选择是简单的，特别对于主机来说。如果目的主机与源主机直接相连（如点对点链路）或都在一个共享网络上（以太网或令牌环网），那么I P数据报就直接送到目的主机上。否则，主机把数据报发往一默认的路由器上，由路由器来转发该数据报。大多数的主机都是采用这种简单机制。 3.1 IP路由选择功能 I P层既可以配置成路由器的功能，也可以配置成主机的功能。当今的大多数多用户系统，包括几乎所有的U n i x系统，都可以配置成一个路由器。我们可以为它指定主机和路由器都可以使用的简单路由算法。本质上的区别在于主机从不把数据报从一个接口转发到另一个接口，而路由器则要转发数据报。内含路由器功能的主机应该从不转发数据报，除非它被设置成那样。 在一般的体制中，I P可以从T C P、U D P、I C M P和I G M P接收数据报（即在本地生成的数据报）并进行发送，或者从一个网络接口接收数据报（待转发的数据报）并进行发送。I P层在内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时， I P首先检查目的I P地址是否为本机的I P地址之一或者I P广播地址。如果确实是这样，数据报就被送到由I P首部协议字段所指定的协议模块进行处理。如果数据报的目的不是这些地址，那么（ 1）如果I P层被设置为路由器的功能，那么就对数据报进行转发（也就是说，像下面对待发出的数据报一样处理）；否则（ 2）数据报被丢弃。 路由表中的每一项都包含下面这些信息： • 目的I P地址。它既可以是一个完整的主机地址，也可以是一个网络地址，由该表目中的标志字段来指定（如下所述）。主机地址有一个非0的主机号，以指定某一特定的主机，而网络地址中的主机号为0，以指定网络中的所有主机（如以太网，令牌环网）。 • 下一站（或下一跳）路由器（ next-hop router）的I P地址，或者有直接连接的网络I P地址。下一站路由器是指一个在直接相连网络上的路由器，通过它可以转发数据报。下一站路由器不是最终的目的，但是它可以把传送给它的数据报转发到最终目的。 • 标志。其中一个标志指明目的I P地址是网络地址还是主机地址，另一个标志指明下一站路由器是否为真正的下一站路由器，还是一个直接相连的接口 • 为数据报的传输指定一个网络接口。 I P路由选择是逐跳地（ h o p - b y - h o p）进行的。从这个路由表信息可以看出， I P并不知道到达任何目的的完整路径（当然，除了那些与主机直接相连的目的）。所有的I P路由选择只为数据报传输提供下一站路由器的I P地址。它假定下一站路由器比发送数据报的主机更接近目的，而且下一站路由器与该主机是直接相连的。 I P路由选择主要完成以下这些功能： 1) 搜索路由表，寻找能与目的I P地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。 2) 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。目的网络上的所有主机都可以通过这个表目来处置。例如，一个以太网上的所有主机都是通过这种表目进行寻径的。这种搜索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。 3) 搜索路由表，寻找标为“默认（ d e f a u l t）”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。 如果上面这些步骤都没有成功，那么该数据报就不能被传送。如果不能传送的数据报来自本机，那么一般会向生成数据报的应用程序返回一个“主机不可达”或“网络不可达”的错误。完整主机地址匹配在网络号匹配之前执行。只有当它们都失败后才选择默认路由。默认路由，以及下一站路由器发送的I C M P间接报文（如果我们为数据报选择了错误的默认路由），是I P路由选择机制中功能强大的特性。 3.2 IP路由原理 开始讨论I P选路之前，首先要理解内核是如何维护路由表的。路由表中信息决定了IP层所做的所有决策。匹配主机地址步骤始终发生在匹配网络地址步骤之前。I P层进行的选路实际上是一种选路机制，它搜索路由表并决定向哪个网络接口发送分组。这区别于选路策略，它只是一组决定把哪些路由放入路由表的规则。I P执行选路机制，而路由守护程序则一般提供选路策略。 主机路由表的复杂性取决于主机所在网络的拓扑结构。 1) 最简单的（也是最不令人感兴趣的）情况是主机根本没有与任何网络相连。T C P / I P协议仍然能用于这样的主机，但是只能与自己本身通信！这种情况下的路由表只包含环回接口一项。 2) 接下来的情况是主机连在一个局域网上，只能访问局域网上的主机。这时路由表包含两项：一项是环回接口，另一项是局域网（如以太网）。 3) 如果主机能够通过单个路由器访问其他网络（如I n t e r n e t）时，那么就要进行下一步。一般情况下增加一个默认表项指向该路由器。 4) 如果要新增其他的特定主机或网络路由，那么就要进行最后一步。 3.2.1初始化路由表 我们从来没有说过这些路由表是如何被创建的。每当初始化一个接口时（通常是用i f c o n f i g命令设置接口地址），就为接口自动创建一个直接路由。对于点对点链路和环回接口来说，路由是到达主机（例如，设置H标志）。对于广播接口来说，如以太网，路由是到达网络。到达主机或网络的路由如果不是直接相连的，那么就必须加入路由表。一个常用的方法是在系统引导时显式地在初始化文件中运行r o u t e命令。 但是，几乎没有系统愿意在启动文件中包含r o u t e命令。在4 . 4 B S D和B S D / 3 8 6系统中，启动文件是/ e t c / n e t s t a r t ；在S V R 4 系统中，启动文件是/ e t c / i n e t / r c . i n e t；一些系统允许在某个文件中指定默认的路由器，如/ e t c / d e f a u l t r o u t e r。于是在每次重新启动系统时都要在路由表中加入该默认项。初始化路由表的其他方法是运行路由守护程序或者用较新的路由器发现协议，除了用在配置文件中指定静态路由这种方法来设置默认路由外，另一种新的方法是利用I C M P路由器通告和请求报文。一般认为，主机在引导以后要广播或多播传送一份路由器请求报文。一台或更多台路由器响应一份路由器通告报文。另外，路由器定期地广播或多播传送它们的路由器通告报文，允许每个正在监听的主机相应地更新它们的路由表。路由器在一份报文中可以通告多个地址。地址数指的是报文中所含的地址数。地址项大小指的是每个路由器地址32 bit字的数目，始终为2。生存期指的是通告地址有效的时间（秒数）。 |
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