IP路由基础
以太网交换机工作在数据链路层，用于在网络内进行数据转发。而企业网络的拓扑结构一般会比较复杂，不同的部门，或者总部和分支可能处在不同的网络中，此时就需要使用路由器来连接不同的网络，实现网络之间的数据转发。
路由器分割广播域，交换机分割冲突域。
自治系统
自治系统（AS）：由同一个管理机构管理、使用统一路由策略的路由器的集合。
一般地我们可以把一个企业网络认为是一个自治系统AS（Autonomous System）。根据RFC1030的定义，自治系统是由一个单一实体管辖的网络，这个实体可以是一个互联网服务提供商（ISP），或一个大型组织机构。自治系统内部遵循一个单一且明确的路由策略。最初，自治系统内部只考虑运行单个路由协议；然而，随着网络的发展，一个自治系统内现在也可以支持同时运行多种路由协议。
LAN（Local Area Network局域网）和广播域
一个AS通常由多个不同的局域网组成。以企业网络为例，各个部门可以属于不同的局域网，或者各个分支机构和总部也可以属于不同的局域网。局域网内的主机可以通过交换机来实现相互通信。不同局域网之间的主机要想相互通信，可以通过路由器来实现。路由器工作在网络层，隔离了广播域，并可以作为每个局域网的网关，发现到达目的网络的最优路径，最终实现报文在不同网络间的转发。
此例中，RTA和RTB把整个网络分成了三个不同的局域网，每个局域网为一个广播域。LAN1内部的主机直接可以通过交换机实现相互通信，LAN2内部的主机之间也是如此。但是，LAN1内部的主机与LAN2内部的主机之间则必须要通过路由器才能实现相互通信。
路由选路
路由器收到数据包后，会根据数据包中的目的IP地址选择一条最优的路径，并将数据包转发到下一个路由器，路径上最后的路由器负责将数据包送交目的主机。数据包在网络上的传输就好像是体育运动中的接力赛一样，每一个路由器负责将数据包按照最优的路径向下一跳路由器进行转发，通过多个路由器一站一站的接力，最终将数据包通过最优路径转发到目的地。当然有时候由于实施了一些特别的路由策略，数据包通过的路径可能并不一定是最佳的。
路由器能够决定数据报文的转发路径。如果有多条路径可以到达目的地，则路由器会通过进行计算来决定最佳下一跳。计算的原则会随实际使用的路由协议不同而不同。
IP路由表的建立
路由表中包含了路由器可以到达的目的网络。目的网络在路由表中不存在的数据包会被丢弃。
路由器转发数据包的关键是路由表。每个路由器中都保存着一张路由表，表中每条路由项都指明了数据包要到达某网络或某主机应通过路由器的哪个物理接口发送，以及可到达该路径的哪个下一个路由器，或者不再经过别的路由器而直接可以到达目的地。
路由表中包含了下列关键项：
目的地址（Destination）：用来标识IP包的目的地址或目的网络。
网络掩码（Mask）：在路由表中网络掩码具有重要的意义。IP地址和网络掩码进行“逻辑与”便可得到相应的网段信息。网络掩码的另一个作用还表现在当路由表中有多条目的地址相同的路由信息时，路由器将选择其掩码最长的一项作为匹配项。这个在后面也会提到。
输出接口（Interface）：指明IP包将从该路由器的哪个接口转发出去。
下一跳IP地址（NextHop）：指明IP包所经由的下一个路由器的接口地址。
路由表中优先（Preference）、度量值（Cost）、标记（Flags）等字段会在后面详细讨论。
而根据来源的不同，路由表中的路由通常可分为以下三类：
1、链路层协议发现的路由（也称为接口路由或直连路由）。一般标识直连在路由器上的网段
2、由网络管理员手工配置的静态路由。
3、动态路由协议发现的路由。（如OSPF，RIP，ISIS，BGP等）
路由最长匹配原则
路由表中如果有多个匹配目的网络的路由条目，则路由器会选择掩码最长的条目。
路由器在转发数据时，需要选择路由表中的最优路由。当数据报文到达路由器时，路由器首先提取出报文的目的IP地址，然后查找路由表，将报文的目的IP地址与路由表中某表项的掩码字段做“与”操作，“与”操作后的结果跟路由表该表项的目的IP地址比较，相同则匹配上，否则就没有匹配上。 当与所有的路由表项都进行匹配后，路由器会选择一个掩码最长的匹配项。
如图所示，路由表中有两个表项到达目的网段192.168.3.0，下一跳地址都是23.23.23.2。如果要将报文转发至网段192.168.3.0，则192.168.3.0/30符合最长匹配原则。
路由优先级
路由器可以通过多种不同协议学习到去往同一目的网络的路由，当这些路由都符合最长匹配原则时，必须决定哪个路由优先。
每个路由协议都有一个协议优先级（取值越小、优先级越高）。当有多个路由信息时，选择最高优先级的路由作为最佳路由。（思科设备规定的优先级有所不同，这里不再赘述）
|
Proto（协议） |
Pre（优先级） |
描述 |
|
Direct |
0 |
直连路由 |
|
OSPF |
10 |
动态路由协议 |
|
Static |
60 |
静态路由协议 |
|
IGRP |
80 |
内部网关路由协议 |
|
RIP |
100 |
动态路由协议 |
|
OSPFASE |
150 |
OSPF引入外部路由 |
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BGP |
170 |
外部网关路由协议 |
路由度量
有时候网络中可能出现下图中的情况，即到达同一个目的网段时，有两种以上可能的路径可以选择，且他们的路由优先级都是相同的。如果路由器无法用优先级来判断最优路由，则使用度量值（metric）来决定需要加入路由表的路由。
一些常用的度量值有：跳数，带宽，时延，代价，负载，可靠性等。
跳数是指到达目的地所通过的路由器数目。
带宽是指链路的容量，高速链路开销（度量值）较小。
metric值越小，路由越优先。
路由器转发数据包的过程
路由器收到一个数据包后，会检查其目的IP地址，然后查找路由表。查找到匹配的路由表项（匹配最长的一项）之后，路由器会根据该表项所指示的出接口信息和下一跳信息将数据包转发出去。
通过上图（路由器中的路由表其中一项）来举例：当路由器收到数据包，其目的IP是属于192.168.2.0/24的网段，则匹配到图中所示的OSPF协议生成的路由条目，接着会根据其指示的出接口信息（Interface，G0/0/1）和下一跳（NextHop，23.23.23.3）将数据包转发出去。
Tips：路由器需要知道下一跳和出接口才能将数据转发出去。
总结
Q1：路由器选择最优路由的顺序是什么?
路由器在选择最优路由时：
1、首先比较相同路由的优先级；
2、如果优先级相同，再比较metric值。
3、如果metric值也相同，多条相同的路由将实现等价负载分担。
Q2：Preference字段在路由表中代表什么含义?
Preference字段在路由表中代表了路由优先级。设备厂商会在各自的产品中为不同的路由协议规定不同的优先级。