3.1 静态路由

3.1.1 路由介绍

1.路由概念

1）路由器

路由器工作在 OSI 七层模型中的第三层，即网络层。它的主要目的是在网络之间提供路由选择，进行分组转发。路由器是一种硬件设备，如图3-2所示，是支持互联网的基础骨干系统。

2）路由

路由（routing）是指分组从源地址到目的地址时，决定端到端路径的网络范围的进程。路由工作在 OSI 七层模型网络层的数据包转发设备。路由器通过转发数据包来实现网络互连。路由器通常连接两个或多个由 IP 子网或点到点协议标识的逻辑端口，至少拥有1个物理端口。所谓“路由”，是将数据报文从一个子网转发到另一个子网的行为。

3）路由表

为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据，即路由表（routing table）。路由表是一个存储在路由器或联网计算机中的电子表格或数据库。路由表存储着指向特定网络地址的路径。路由表建立的主要目的是为了实现路由协议和静态路由选择，如在Windows系统中的路由表，如图3-3所示。

路由器的工作方法如下：

（1）查询路由表，依据目标IP地址转发。

（2）路由表通过动态路由协议、静态路由协议等进行填充。

2.路由分类及选路

主机A想要通过路由器与主机B进行通信，路由器上必须要有到达主机A 和主机B的路由，才能完成双方的数据转发。一旦路由器的一个接口与一台网络设备相连，路由器就会学习到该设备所在网段的路由，这是直连路由。除此之外，还有静态路由和动态路由两种路由协议来获取路由，静态路由有直连路由、默认路由；动态路由包括 RIP、EIGRP （思科私有）、OSPF、IBGP、ISIS 等。在网络中，通往目的地的路径有很多条，具体走哪一条路径主要基于度量值和管理距离。

度量值（metric）代表距离，用来在寻找路由时确定最优路由路径。每一种路由算法在产生路由表时，会为每一条通过网络的路径产生一个数值（度量值），最小的值表示最优路径。度量值的计算可以只考虑路径的一个特性，但更复杂的度量值是综合了路径的多个特性产生的。通常影响路由度量值的因素有线路延迟、带宽、线路使用率、线路可信度、跳数、最大传输单元。

管理距离是指一种路由协议的路由可信度。每一种路由协议按可靠性从高到低依次分配一个信任等级，这个信任等级就叫管理距离，如表3-1所示。

3.静态路由

静态路由通常是指由网络管理员为实现路由在路由器上手工添加的路由信息，是实现数据包转发的最简单的方式。静态路由适用于小型网络，在这样的网络中，管理员可以清楚地了解网络的结构，便于设置正确的路由信息。同时小型网络中的路由条目不会太多，便于后期维护。其特点如下：

（1）手动配置

静态路由是由管理员根据实际情况手动配置的，路由器不会自动生成。静态路由中包括目标节点或目标网络的IP地址，还要包括下一跳地址。

（2）路由路径相对固定

因为静态路由是手动配置的，所以每个配置的静态路由在本地路由器上的路径基本不变。当网络的拓扑结构或链路状态发生变化时，静态路由也不会自动改变，需要管理员手动修改。

（3）永久存在

因静态路由是手动配置的，所以一旦创建成功，一般来说会在路由表中永久存在，除非管理员删除它、路由中指定的接口关闭或下一跳地址不可达。

（4）不可通告性

静态路由在默认情况下是私有的，不会通告给其他路由器，当在一个路由器上配置某一条静态路由后，其不会被通告到网络中相连的其他路由器上。

（5）单向性

静态路由是具有单向性的，也就是说它仅为数据提供沿着下一跳的方向进行路由，不提供反向路由，所以如果想实现双向通信，就必须配置回程路由，如图3-4所示。

（6）接力性

如果某条静态路由中间的跳数大于1（整条路由路径经过了3个或3个以上的路由节点），则必须在除最后一个路由器外的其他路由器上，配置到达目的网络的静态路由，这就是静态路由的“接力”特性，如图3-5所示，否则仅在路由器上配置静态路由还是不可达的。

4.默认路由

默认路由（default route）是一种特殊的静态路由，当路由表中与 IP 数据包的目的地址之间没有匹配的表项时，路由器能够使用默认路由。如果没有默认路由，则目的地址在路由表中没有匹配表项的数据包将被丢弃。当设置了默认路由后，如果 IP 数据包中的目的地址在路由表中找不到路由，则路由器会选择默认路由 0.0.0.0，匹配 IP 地址时，0 表示通配符，任何值都是可以的，所以 0.0.0.0 和任何目的地址匹配都会成功，从而实现默认路由要求的效果。默认路由的配置和静态路由是一样的，不过要将目的 IP 地址和子网掩码改成0.0.0.0和0.0.0.0。

当数据包到达一个知道如何到达目的地址的路由器时，这个路由器会根据最长匹配原则选择有效路由。子网掩码匹配目的 IP 地址且位数最多的网络会被选择。默认路由在某些场景（如末端网络）下极其有效，使用默认路由可以大大减少对路由器的配置，降低路由器对路由表的维护工作量，从而降低路由器的性能消耗，提升网络性能。

5.静态路由配置

1）思科配置

格式：ip route 网段 子网掩码 下一跳IP地址

ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1

ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 s0/0/0

ip route 172.16.1.1 255.255.255.255 172.16.2.1

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.2.1

2）华为配置

ip route-static 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1

3.1.2 路由实验

路由配置如图3-6所示。

RouterA的F0/1口的IP地址为192.168.1.1/24。

RouterB的F0/1口的IP地址为192.168.1.2/24。

RouterB的F0/0口的IP地址为192.168.2.1/24。

RouterC的F0/0口的IP地址为192.168.2.2/24。

1）需求

在 RouterA.RouterB.RouterC 上配置静态路由，在 RouterA 上 ping 通 RouterC 的192.168.2.2。

2）配置思路

分别配置RouterA.RouterB.RouterC接口的IP地址，保证设备间的互连互通。

（1）RouterA的配置

在F0/1口上配置IP地址：

ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

配置静态路由：

ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2

（2）RouterB的配置

在F0/1口上配置IP地址：

ip address 192.168.1.2 255.255.255.0

在F0/0口上配置IP地址：

ip address 192.168.2.1 255.255.255.0

（3）RouterC的配置

在F0/0口上配置IP地址：

ip address 192.168.2.2 255.255.255.0

配置静态路由：

ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1