Internet路由 --- 主机路由表和转发表

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1. 路由表

路由信息最终要存储在用于路由器的主机或者专业路由器上，存放这些信息的地方称为路由表。其中包含三元素：目标地址、掩码、下一跳。

1.1 查询路由表的开销

有人认为查询路由表是一件和交换机查询MAC地址一样的事，那就大错特错了，查询MAC地址 / 端口对是一种固定的数据查找，MAC地址都是固定的48字节，而IP地址呢，自从CIDR出现以后，地址成了“无类”的了，因此任意位的掩码都能成为正确的掩码。另外，聪明的管理员想出了路由汇聚，这些家伙将负担转嫁给了系统的实现者，从而系统实现者必须实现“最长掩码”匹配，既然掩码是不固定的，因此查询就是不固定的，这是很麻烦的事。

2. 转发表

数据包到达路由器的时候，要根据“指示”前往特定的端口，类似交换机的地址信息表，路由器上存放这个“指示”的地方叫做转发表。

3. 两个表的关系

3.1 联系

转发表直接作用于数据包，而路由表是转发表生成的依据，转发表通过路由表生成。一个特定的进程可以通过使用路由表中的信息，加上自身主机方面的信息 --- 比如网卡等信息 --- 加以综合，得到一张转发表。路由信息和主机是没有任何关系的，它只描述网络链路状态和方向。

3.2 区别

两表存储的信息是不同的。路由表只存储三元素 --- 目标、掩码、下一跳；而转发表存储更详细的信息，比如输出端口信息，比如标记信息等。转发表描述了主机方面的信息，在主机内部将一个数据包从一个端口导向另一个端口。而路由表描述网络信息，将数据包从一个机器导向另一机器。

4. 误区

当前很多人都懂一个系统的实现。这些人不外乎3类，第一类精通linux内核，第二类精通Cisco设备的配置，第三类精通Windows网络编程以及NDIS。三类人一般的交集很少，因此大部分熟悉Linux内核的人都不会去区分路由表和转发表，因为Linux内核本身就不区分这两个表，每到一个数据包都会查路由表（当然，前面还有一个缓存。。。但这不是转发表）；熟悉Cisco的家伙会认为这两个表是一定要区分的，否则MPLS怎么实现？熟悉Windows核心的人呢？可能并不关心这些，因为Windows几乎不用于路由器。

5. 区分二表的好处之实例

MPLS是区分路由表和转发表的一个明显例子。首先声明，MPLS是一个网络，而不是运行特定协议的一个节点。在MPLS中，完全通过标签进行数据包转发，在MPLS网络可用于数据业务之前（中间也可以通过标签分发协议动态调整），MPLS转发表就建好了，它的表项包含三元素：来源数据自带标签 / 转发到的端口 / 转发出去携带的标签。这个表项是通过路由表建立的，我们将之视为转发表。实现MPLS需要在入口路由器上为数据包单独打上一个标签，这样直到出去MPLS网络，数据包就可以快速被转发了，省去了直接查询路由表的开销。

6. Linux通过NAT原理配置转发表

如果管理员能事先“打通一条路”，那么就可以在每一个路由器的入口上配置DNAT，然后在其出口配置SNAT，从而实现一个标准的点对点的IP链路，每一个节点都以为数据要发往“下一跳”，而不是越过下一跳的“远端机器”。由于NAT基于连接，它为无方向的IP网络增加了方向性，因此配置SNAT后就无需再配置反向路由了。

鉴于上述的方式，如果我们能在DNAT信息中识别标签信息然后直接确定输出端口，同时在输出端口的SNAT中封装上新的出口标签，无需在进入路由模块，这就是一个MPLS实现。然而目前的标准linux内核的Netfilter中并没有如此实现。

7. 优势

除了可以实现MPLS等特定的专用线路网络之外，转发表和路由表分开的最大好处在于其可以使用硬件实现转发表，从而实现高速链路转发，而路由表很难用硬件实现，原因就是它不是精确匹配的，而是“最长前缀”匹配，这里面充满了变数。