路由器到底是如何运作的？

什么叫路由？

路由器「英文：Router」又称网关设备（Gateway），专业来说是用于连接多个逻辑上分开网络的一种设备，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。

因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

路由器是用来共享网络的，可以实现多台电脑使用上网，无线路由器还可以实现无线上网。作为一个找路的工具，路由器的使命就是寻找各个网络节点之间的路。换句话说，路由器就像是快递中转站，包裹会经过一个个的中转站，从遥远的地方寄到你家附近，数据包也是一样。

路由器是连接两个网络的硬件设备，承担寻路功能，是网络的大门，因此，路由器又叫做网关设备（Gateway）。

路由表

路由器和交换机一样，也有自己的小本本，这个路由表上记载了到各个网络节点之间的路，会记录数据来源、相应的路由条目以及下一跳。

路由表就相当于路由器的导航，路由器只需要按照路由表的指示走就可以了。当然前提是，路由表中存在匹配该数据包目的 IP 地址的路由条目。路由表会周期性更新，当网络拓扑发生变化时也会更新，不用担心走错路。

路由器收发数据包的流程

路由器在收发数据包的时候会先查看路由表，如果路由表里有匹配项，就会把数据包交给下一跳。如果没有匹配项，就会直接丢弃数据包，然后告诉主机，这个目的地不可达。

直连、静态路由、动态路由

路由条目的获取来源有很多种，比如说直连、静态路由和动态路由。

直连，也就是路由器的直接邻居。路由器会自己去认识邻居，然后记录下来。

当然，也可以通过手动添加的方式告诉路由器目的网段的路径，也就是静态路由，适合网络规模比较小的场景。但是当网络拓扑发生变化，或是规模扩大的时候，配置和维护的成本就会很高。

这时候就需要结合动态路由，让路由器通过动态的方式来学习。在大型网络中，往往采用这种动、静路由相结合的方式进行部署。

三层寻址

二层寻址就是交换机根据 MAC 地址，在物理层进行寻址。

三层寻址就是指路由器根据 IP 地址，在网络层进行寻址。

路由器三层寻址流程

当主机想要发送数据的时候，首先会查看目的地是否和自己在同一个网段，如果在同一个网段就会让交换机进行二层转发。

如下图所示，PC1 要给 PC2 发送数据，就会通过交换机来完成。

如果不在同一个网段，主机会把数据包交给自己的路由器，路由器再根据目的 IP 查询自己的路由表，如果有匹配的条目，则交给下一跳，没有就丢弃。

如下图所示，PC1 要给 PC3 发送数据，发现 PC3 和自己不在同一个网段，就会把数据包交给路由器 A，再根据路由表的条目转发给路由器 B -> C，最后通过交换机 C 送达 PC3。

寻路原则

既然路由器是负责找路的，那条条大路通罗马，哪条大路最近呢？

默认情况下，路由的查询遵循最长匹配原则，也就是掩码越长、越精确，路由器就会优先选择那条路。

然后考虑路径开销，比如说带宽、管理距离、度量值等。也就是如果从这条路走，要花上多少时间和金钱。绝大部分数据通信行为是双向的，考虑流量的时候，还要关注流量的往返，从这条路去，也得从这条路回来，回来的时候没路了，这也不行。

路由查询的行为是逐跳的，到目标网络沿途的每个路由器都必须有关于该目标网段的路由信息。简单来说，数据包每经过一个路由器，路由器就会告诉它下一跳是谁，该往哪个方向走。