【网络】IP的路径选择——路由控制

news2024/11/14 21:32:44

目录

路由控制表

默认路由

主机路由

本地环回地址

路由控制表的聚合

网络分层


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路由控制表

在数据通信中,IP地址作为网络层的标识,用于指定数据包的目标位置。然而,仅有IP地址并不足以确保数据包能够准确无误地送达到目标主机,因为网络结构复杂,数据包可能需要经过多个路由器才能到达最终目的地。为了实现这一目标,需要一种机制来“指明”数据包在传输过程中应该经过的路由器或路径,这就是路由控制表的作用。

路由控制表是每一台参与IP通信的主机和路由器都必须维护的一个关键数据结构。它包含了决定数据包发送路径的必要信息,基于这些信息,数据包能够被正确地转发至下一个节点,直至到达最终的目标地址。

路由控制表的构建方式主要有两种:静态路由控制和动态路由控制。静态路由控制是由网络管理员手动配置路由表项,这种方式适用于网络结构相对固定、变化不大的场景。而动态路由控制则是通过路由器之间的信息交换来自动更新路由表,这种方式更加灵活,能够适应网络拓扑的动态变化。为了实现动态路由控制,路由器之间需要运行特定的路由协议,这些协议负责收集、交换和维护路由信息,以确保路由表的准确性和时效性。

IP协议本身并不包含制作或维护路由控制表的机制。路由控制表的生成和更新是由另一类协议——路由协议来完成的。这些路由协议在网络层运行,与IP协议协同工作,共同确保数据包的正确传输。

路由器会选择最吻合的地址(比特位位数吻合最多的地址)作为下一跳数据包要去的子网的地址。

默认路由

路由表中不可能记录所有子网的地址,总会由匹配不上的情况,但数据包总要交给下一跳地址,此时要交付的就是默认路由地址。默认路由地址用0.0.0.0/0表示,但不代表下一跳子网地址就是0.0.0.0/0。

主机路由

IP地址 / 32 表示主机路由,主机路由是一种特殊的路由规则,它告诉路由器:“对于这个特定的IP地址(完整的,包括网络部分和主机部分),你应该直接将它发送到指定的下一跳地址,而不是根据它的网络部分来查找路由。”

这种方式通常用于需要精确控制数据包流向的场景,比如当网络中存在多个路径可以到达同一个网络,但我们希望某些特定的数据包只通过某个特定的路径发送时。通过使用主机路由,我们可以确保这些数据包能够按照我们的期望进行路由。

在某些情况下,网络中的特定主机可能需要通过特定的网络设备进行通信,或者需要绕过某些网络设备。这时,可以通过设置主机路由来满足这些特殊需求。

主机路由会让路由控制表膨大,导致网络性能下降。

本地环回地址

本地环回地址是一种特殊的IP地址,通常用来测试网络接口或进行本地通信。最常用的本地环回地址是IPv4中的127.0.0.1,它被称为“localhost”。这个地址表示主机自身,数据包发送到这个地址时不会离开主机,而是在本地回环。这意味着,当你通过环回地址发送数据时,这些数据仅在本地主机上循环,不会通过任何网络接口发送出去。这使得它非常适合测试和调试网络应用程序。

路由控制表的聚合

路由控制表的聚合是为了减少该表中条目数量,是由网络分层实现的

网络分层

通过调整子网掩码,可以将一个大网络划分为多个较小的子网,使网络更加层次化和组织化。比如,一个组织可能有一个大的IP地址块,可以通过子网掩码将其分成多个部门或区域,每个子网对应一个部门或楼层。

假设有一个网络使用IP地址块192.168.0.0/24,默认子网掩码是255.255.255.0,这个网络可以容纳256个IP地址(从192.168.0.0到192.168.0.255)。如果需要将这个网络分成两个子网,可以使用子网掩码255.255.255.128(/25),这样:

第一个子网:192.168.0.0/25(IP范围从192.168.0.0到192.168.0.127)
第二个子网:192.168.0.128/25(IP范围从192.168.0.128到192.168.0.255)

网络的分层可以极大的减少路由控制表中的条目,提高网络性能。

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