一、它比交换机多做了什么

四件事，前三件交换机都不做：

第二行是「链路层只管一段」的直接结果： 路由器把包从一段送到另一段，帧头的 MAC 必须换成新一段的。 所以跨网段抓包时，你会看到同样的 IP 包被装进不同的帧里—— 这不是重复抓包，是同一份数据换了外衣。 第三行那个 TTL 是防环的：每过一个路由器减一，减到 0 就丢弃并回一个 ICMP 超时。 这就是 traceroute 的原理——故意发 TTL 很小的包，看每一跳是谁回的错。 没有 TTL，一次路由环路就能让网络彻底瘫痪。

二、最长前缀优先

路由表里可能有多条都「匹配」，规则是选前缀最长的：

查三个地址就明白这条规则：

第一行那个地址同时匹配四条，最后选了 /25——因为前缀最长、最具体。 「越长越具体」这件事保证了「更细的配置能覆盖更笼统的配置」， 所以你可以只给某一小段单独指定下一跳。 第三行那个 8.8.8.8 只匹配默认路由：默认路由就是「谁都匹配不上时兜底」的那一条。 排障时如果发现流量走了错的路，第一件事就是查有没有更长的前缀—— 多一条 /32 的主机路由，就能让整段流量改道。

三、路由器与三层交换机

功能重叠，位置不同：

第一行决定了两者的性能差：软件转发要经过 CPU 与内存，硬件转发走专用芯片， 所以三层交换机在局域网内部能跑到线速，路由器往往跑不到。 但路由器的强项在「功能多」——NAT、策略路由、VPN 这些都要改包，硬件做不了。 第四行是选型的实际依据： 机房内部要的是「快、便宜、口多」→ 三层交换机；出口要的是「功能全、能改包」→ 路由器。 今天很多设备两者兼有，但「快」与「功能全」在硬件上是矛盾的，所以分工还是存在。 别忘了 1.8.2 那条：大网络要三层到边缘， 因为二层只能靠泛洪与学习，扩展性差——这就是三层交换机在机房里普及的根本原因。

四、动手 Demo：路由器查表，查的是「最长前缀」

建一张有四条目的路由表，拿三个地址去查。 重点是第一个地址同时匹配四条，最后选了谁。

def n(s):
    return sum(int(x) << (8 * (3 - i))
               for i, x in enumerate(s.split('.')))

table = [('0.0.0.0', 0, '默认路由'),
         ('192.168.0.0', 16, '整个 192.168 段'),
         ('192.168.3.0', 24, '本网段'),
         ('192.168.3.128', 25, '本网段后半')]

for ip in ('192.168.3.200', '192.168.3.10', '8.8.8.8'):
    best, blen = None, -1
    for net, plen, note in table:
        m = ((1 << plen) - 1) << (32 - plen) if plen else 0
        if (n(ip) & m) == (n(net) & m) and plen > blen:
            best, blen = (net, plen, note), plen
    print('%-16s → %-18s /%-3d %s'
          % (ip, best[0], best[1], best[2]))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
路由器查表，查的是「最长前缀」
--------------------------------------------------------------------
**路由表里可能有多条都「匹配」的条目**，规则是选前缀最长的那条。

假设表里有这四条：

  条目                 前缀长度     含义
  --------------------------------------------------
  0.0.0.0/0            0            默认路由
  192.168.0.0/16       16           整个 192.168 段
  192.168.3.0/24       24           本网段
  192.168.3.128/25     25           本网段后半

现在查三个地址：

  目的地址          命中条目             前缀     为什么
  -----------------------------------------------------------
  192.168.3.200     192.168.3.128/25     25       本网段后半
  192.168.3.10      192.168.3.0/24       24       本网段
  8.8.8.8           0.0.0.0/0            0        默认路由

**第一行那个 192.168.3.200 同时匹配四条**，最后选了 /25——**因为前缀最长，最具体。**
**第三行那个 8.8.8.8 只匹配默认路由**——**这就是「默认路由」的作用：谁都匹配不上时兜底。**

**「最长前缀优先」是路由表的核心规则，没有例外**：**它保证了「更具体的配置能覆盖更笼统的配置」。**
**排障时如果发现流量走了错的路，第一件事就是查有没有更长的前缀。**

三个地址分别命中 /25、/24、/0：第一个同时匹配四条，取最长；第三个只匹配默认路由。 注意 /0 那一条的掩码是全 0，所以它与任何地址做按位与都得 0， 这就是「谁都匹配」的数学表达。 默认路由不是特殊语法，就是前缀长度 0。 「最长前缀优先」是路由表的核心规则，没有例外：它保证了「更具体的配置能覆盖更笼统的配置」。 所以想给某台机器单独改道，加一条 /32 的主机路由就行。

30 秒实验

1. 加一条 192.168.3.200/32 指向别的地方，看第一个地址的查询结果变不变。
2. 把 192.168.3.0/24 删掉，看 192.168.3.10 会命中哪一条。
3. 想一下：默认路由和「静态路由」是什么关系？

常见误区

1. 以为路由器只看目的 IP。 它还要看路由表、TTL、分片标志，而且每一跳都要改帧头。
2. 以为多条匹配时「随便选一条」。 必须选前缀最长的，这条规则没有例外。
3. 以为三层交换机就是「更快的路由器」。 它是「功能更少的硬件转发设备」，NAT、 VPN 这类要改包的功能它做不了。

下一节讲四到七层交换机——它不看 MAC、不看 IP，看的是「内容」。

• ☐ （本节完，下一节 1.9.6 4~7层交换机）

相关笔记

• 网桥／2层交换机
• 4~7层交换机
• 📚 图解TCP／IP · 索引