本文讨论IPv4的路由子系统。(IPv6对路由的处理不同)。
基本概念
路由子系统工作在三层,用来转发入口流量。
路由子系统主要设计 路由器、路由、路由表等概念。
路由器: 配备多个网络接口卡(NIC),并且能利用自身网络信息进行入口流量转发的设备。
路由:流量转发,决定目的地的过程
路由表:转发信息库,该库中储存路由需要本地接收还是转发的信息, 以及转发流量时所需要的信息。(即,信息库用来判断,要不要转发,如果要转发,向哪里转发).
我们了解,路由器有多个网卡,但是多个NIC的设备不一定就是路由器。在一些特殊情况,出于特殊的原因,某个非路由主机也可能配备多个网络接口卡。这些原因主要如下所示:
高可用性: 在某个NIC故障时,主机可以利用其他NIC继续工作。
更强的路由能力: 不同NIC连接不同局域网,但是不转发局域网间流量。
多路传输: 多个NIC进行捆绑,提高网络载荷。
不可路由地址,私有地址和本地环回地址不可路由。 当局域网(私有地址)的主机要与非该局域网的主机通信时,需要通过NAT来隐藏不可路由的子网。
定向广播:
子网广播:目的地址为本地子网的广播包。
定向广播:目的地址为远端子网的广播包。
定向子网广播针对ICMP ECHO REQUEST做特殊处理,以避免恶意攻击。
主地址、辅助地址、设备别名
地址属于主机而非接口,一个接口可以配置多个别名。(ip address add)。
一个NIC可配置多个朱地址和辅助地址,一个子网掩码只能有一个特定的主地址。
Scope
路由和IP地址都可以指定一个scope来告诉内核它在什么情况下有效。 下面是常用的scope:
针对地址:
主机: 当地址只用于本机通信时,scope为主机。如:127.0.0.1
链路: 只在局域网幼小的主机,scope为链路。
全域: 可以再任何地方使用的地址,其scope为全域。
针对路由:
主机: 当路由目的地址为本机时,scope为主机。
链路: 当路由目的地址为本地网络时,scope为链路。
全域:当路由表示的目的地址超过下一跳时,其scope为全域。
scope的使用
IP地址scope和路由scope在路由子系统和内核的其他部分有广泛的应用。
路由表、路由缓存、路由查找路由表
路由表就是个路由数据库。
我们知道,3层协议接收到流量后,有两种走向:向上层协议(如TCP、UDP)传递,,或是转发到其他主机。
一般,Linux默认两张路由表保存两种路由信息。
用于本地地址的路由表:与内核关系密切
用于其他地址的路由表: 用户手动配置、或路由协议动态插入。
路由主要动作:
黑 洞:丢弃封包
不可到达:丢弃封包,生成ICMP主机不可达消息
禁 止:丢弃封包,生成ICMP被过滤消息
放 弃:与策略路由联合使用
路由缓存
路由表中的项可能达到几十万条,因此需要较小的路由缓存表。
Linux将路由缓存分为两部分:
1.协议相关的缓存 ——缓存框架部分
2.协议无关的缓存(DST)——嵌套在第一部分
回收:
同步回收:
异步回收:
查找
最大前缀匹配:到达一个目的地址可能有多条路由,需要使用贪心匹配。
当你困难失望的时候,最重要的是事瞧得起你自己;