一、路由表长什么样

每一条就是「一个目的网络 + 一个下一跳」：

第三行的「直接交付」是个特殊值：它表示「不用给路由器，我自己 ARP 一下就能送到」。 所以本网段的流量根本不经过路由器——这就是「同网段通信快」的原因，不是线路好，是「少一跳」。 第一行那条 0.0.0.0/0 是最妙的设计： 它的前缀长度是 0，所以「任何地址都匹配它」，但「匹配得最短」。 于是「其余所有情况」自动有了出路，路由表不需要为「互联网上每一个网段」写一条。

二、最长前缀匹配

同一个目的 IP 可能同时命中好几条，规则是「取最长的」：

第一行同时命中三条（默认、/16、/24）：取 /24 是因为「它最像这个地址」。 这套规则的好处是「加一条细的不用动粗的」——想给某个 IP 单独指一条路，加一条 /32 就行， 不影响其他任何流量。 第三行说明了 /0 的作用：它永远匹配、永远排最后，所以它是「兜底」，不是「优先」。 「默认网关」这个词就是这么来的——它是「没有更具体匹配时的那一跳」。

三、路由是怎么来的

三条来源，优先级从高到低：

第一行那个「自动有」很关键： 给网卡配上 192.168.3.152/24，系统立刻就会生成一条「192.168.3.0/24 直连」。 所以「本网段能通」这件事，不需要任何配置——只要 IP 和掩码对了就行。 第二行和第三行的区别在「规模」：几条路由手写没问题，几十万条就必须靠协议学。 BGP 的表有上百万条，靠人写是不可能的——所以「动态路由协议」存在的唯一理由是「规模」。 还有一个「优先级」的问题：同一条前缀如果从两个来源都学到了，要选一个。 一般规则是「静态优先于动态、直连优先于静态」，而不同的动态协议之间靠「管理距离」排序。 这套规则在排障时很有用——「为什么流量不走我配的那条路」，答案往往是「有更优的来源」。

四、动手 Demo：路由表怎么选出一条路

给一张五条目的路由表，让五个目的地址分别去查，看命中的是哪条。 注意第一行同时命中三条，最后取的是 /24。

import ipaddress
table = [('0.0.0.0/0', '192.168.3.1'), ('192.168.0.0/16', '192.168.3.1'),
         ('192.168.3.0/24', '直接交付'), ('10.0.0.0/8', '10.1.1.1'),
         ('172.16.5.0/24', '172.16.0.1')]
nets = [(ipaddress.ip_network(c), h) for c, h in table]
for ip in ('192.168.3.152', '192.168.7.7', '8.8.8.8'):
    a = ipaddress.ip_address(ip)
    best, ln, nh = None, -1, ''
    for n, h in nets:
        if a in n and n.prefixlen > ln:
            best, ln, nh = n, n.prefixlen, h
    print('%-15s -> %-18s /%d  %s' % (ip, best, ln, nh))

实跑输出：

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路由表怎么选出一条路
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**路由表里可能有好几条都能匹配，规则只有一条：取最长的前缀。**
**「最长」意味着「最具体」，也就是「最像这个目的地」。**

  目的网络           下一跳          备注
  ---------------------------------------------------
  0.0.0.0/0          192.168.3.1     默认路由
  192.168.0.0/16     192.168.3.1     到 192.168 大段
  192.168.3.0/24     直接交付        本网段
  10.0.0.0/8         10.1.1.1        专线
  172.16.5.0/24      172.16.0.1      分支

  目的 IP           命中的前缀         前缀长度     下一跳
  --------------------------------------------------------------
  192.168.3.152     192.168.3.0/24     /24          直接交付
  192.168.7.7       192.168.0.0/16     /16          192.168.3.1
  10.2.3.4          10.0.0.0/8         /8           10.1.1.1
  172.16.5.9        172.16.5.0/24      /24          172.16.0.1
  8.8.8.8           0.0.0.0/0          /0           192.168.3.1

**第一行 192.168.3.152 同时命中三条**（默认、/16、/24），**取 /24 那条**——因为它最具体。
**第五行 8.8.8.8 只命中默认路由**，**所以「默认路由」其实就是 0.0.0.0/0，长度为零，永远排最后。**
**这套规则有个很好的性质**：**加一条更细的路由，不需要动已有的粗路由。**
**所以「临时给某个 IP 单独指一条路」这种操作，只要加一条 /32 就行。**

ipaddress 那个 in 运算符做的是「按位与之后比较」： 所以 a in n 这个写法看起来很自然，实际是一次掩码运算。 手算的话就是「地址与掩码相与，看是否等于网络地址」——这两件事是一回事，只是写法不同。 「最长前缀」这套规则有个很实用的推论：路由表可以「重叠」，而且重叠是常态。 运营商把大段路由（/8）和细分路由（/24）同时宣告， 细分的那条会「覆盖」大段里的那一小块——这就是「流量工程」最基本的手段： 想让某段流量绕路，就宣告一条更细的路由。 所以「路由表里有重叠」不是配置错误，是设计。 反过来说，「表里出现两条完全一样的路由」才是问题—— 那会让设备在两条之间反复选，也叫「路由振荡」。

30 秒实验

1. 算一下：一个 /24 里给某台主机加一条 /32 路由，会影响其他主机吗？
2. 想一下：为什么「默认路由」的前缀长度是 0？
3. 在你电脑上敲 route print，找一下有几条 0.0.0.0 开头的。

常见误区

1. 以为「路由表越具体越优先」。 是「前缀越长越优先」，而「具体」只是它的通俗说法。
2. 以为「同网段通信也要过路由器」。 直连路由是「直接交付」，本网段不经过路由器。
3. 以为「路由表里有重叠是配置错了」。 重叠是常态，它正是流量工程和聚合的基础。

下一节看「抽象化」：IP 怎么做到不关心底层是什么网。

• ☐ （本节完，下一节 4.2.3 数据链路的抽象化）

相关笔记

• 数据链路的抽象化
• IP地址与路由控制
• 📚 图解TCP／IP · 索引