静态路由设置示例分析

随着宽带接入的普及，许多家庭和小型企业都在建立局域网来共享宽带接入。另外，随着局域网规模的扩大，很多地方都涉及到两台或多台路由器的应用。当一个局域网中有两台以上的路由器时，必须配置路由以满足主机之间相互通信的要求。静态路由是最合适的选择，因为网络很小，不会频繁变化。

作为一篇介绍性的文章，本文将用几个简单的例子来解释静态路由，并以一些关于路由摘要的知识作为总结。由于这些家庭和小型办公室局域网通常使用中低端宽带路由器，因此本文以最简单的宽带路由器为例。(实际上，在不同级别的路由器上配置静态路由的原理是相同的，只是配置方法和命令不同。)一个普通的1WAN或4LAN宽带路由器可以看作是一个简单的双以太网路由器加上一个4端口交换机。WAN接口连接Internet, LAN接口连接Intranet。

路由是将信息从源传输到目的地的行为。打个比方，数据包是一个人要去某个地方，而路由是这个人选择路径的过程。路由表就像一张地图，标出路线。数据包依赖路由表中的路由来引导它们到达目的地。路由条目就像路标。在大多数宽带路由器中，如果没有配置静态路由，则存在一条缺省路由。此路由将目的地不在LAN的所有LAN数据包转发到WAN网关。宽带路由器只需要配置简单的广域网接口参数，内网的主机就可以访问Internet。这条路线是有效的。本文将分为两部分，第一部分说明静态路由设置的应用，第二部分说明路由诱导的方法和作用。

下面就是以红薯这个网络初学者遇到的几个典型应用为例，让大虾师傅来讲解一下什么情况下需要设置静态路由，静态路由的入口构成，以及静态路由的具体作用。

示例1:最简单的串联双路由器类型环境

在这种情况下，中小型企业可以在原有路由器共享Internet的情况下，将路由器连接到另一个新增网段。这也可能发生在家里。例如，在使用宽带路由器实现宽带共享后，再增加一台无线路由器来满足无线客户端的需求。

甘薯：公司以前有一个局域网，通过路由器共享互联网。现在它向LAN 1添加了一个路由器，它连接到LAN 2另一个网段上的主机。经过简单配置后，所有主机共享Internet。但是，LAN 1中的主机无法与LAN 2中的主机通信，但LAN 2中的主机可以Ping通LAN 1中的主机。这是怎么回事？

对虾：这是因为路由器隔离了广播域，划分了广播域。在这种情况下，LAN 1和LAN 2的主机处于不同的网段，并且被新添加的路由器分隔开。因此，LAN 1上的主机无法查看来自LAN 1的报文，只能向默认网关发送报文。但是，网关没有到LAN 2的路由。导致报文无法有效转发。此时必须配置静态路由表项。

LAN 1属于标准C类网段192.168.0.0。路由器R1是原始路由器，其WAN端口连接宽带。LAN口(IP地址：192.168.0.1)主机与路由器R2(新增)连接在192.168.0.0网段(C类网络，子网掩码为255.255.255.0)的WAN口(IP地址：192.168.0.100)。R2的LAN端口(IP地址：192.168.1.1)连接到LAN 2，即另一个C类网段的主机192.168.1.0。www.jb51.net

使用共享Internet模式时，主机网关192.168.0.0指向R1的192.168.0.1 LAN口，主机网关192.168.1.0指向R2的192.168.1.1 LAN口。只要R2的WAN网关指向192.168.0.1，则192.168.1.0的所有主机都可以访问192.168.0.0网段的主机，并通过宽带连接访问Internet。这是因为前面提到的宽带路由器中的默认路由生效了。它将所有不在本网段的目的IP报文发送到广域网接口的网关(即路由器R1)。然后R1决定是将数据包转发到自己的内部网还是转发到外部网络。但是，192.168.0.0网段上主机的网关必须指向192.168.0.1，而R1不知道LAN 2(192.168.1.0)的正确位置。此时R1只能访问Internet和本地网段，不能访问192.168.1.0网段的主机。此时，需要在R1上配置一条静态路由，使目的地址为192.168.1.0网段的报文能够转发到R2。

静态路由一般由三部分组成：1.静态路由。目的IP地址或信任网络或子网；2. 2. 子网掩码。3.网关或呼叫下一跳。

例1中，R1上的静态路由表项如下：目的地址192.168.1.0(表示1.x网段)，子网掩码255.255.255.0(表示C网段)，下一跳192.168.0.100。2. TP-LINK R410静态路由表中的配置项保存后生效。对于Cisco路由器，在全局配置模式下输入Router(config)# ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.0.100。

备注：网关地址必须与广域网接口或局域网接口在同一网段。缺省路由的格式为：目的地址为0.0.0.0，子网掩码为0.0.0.0，下一跳为广域网接口的默认网关。它有时被称为“带有8个零的默认路由”。另外，如果目的IP地址是特定的主机IP地址(如192.168.1.2)，则路由表项为255.255.255.255，目的IP地址为192.168.1.2，子网掩码为255.255.255.255，下一跳或网关为192.168.0.100。

在这种连接方式下，还可以方便地使用路由器内置的acl (access control list)对LAN 2中的主机设置访问权限，这对企业用户来说非常方便。宽带路由器中的“防火墙设置”只是一个简化的访问控制列表，即acl访问控制列表。例如：LAN 2上IP地址为192.168.1.7的计算机不能收发电子邮件，IP地址为192.168.1.8的计算机不能访问LAN 1上的ERP服务器(假设其IP地址为192.168.0.10)，并且对LAN上的其他计算机没有限制。此时需要指定如下包过滤表。

例2:两台并行路由器所在子网的主机需要相互通信的环境

在这种情况下，两台并行路由器的上层应该有一个通用出口网关。但是，由于某些原因，该网关可能不方便设置路由。在这种情况下，网络中有三个不同的网段。

甘薯：我家是社区共享宽带接入。我用宽带路由器建了一个家庭局域网来共享互联网，我的邻居也和我一样用宽带路由器建了另一个家庭局域网。为什么我们各自局域网内的主机不能相互通信，根本不能ping通？

对虾：在这种情况下，整个细胞是一个大型局域网。主机之间无法通信。实际上，LAN 1不能ping通LAN 2的原因与例1相同。

内网网关是小区的网关。R1和R3分别是两个家庭的宽带路由器。它们通过楼层的接入交换机和住宅小区的骨干交换机连接。如图4所示，两个子网内的主机可以通过在网关设备上添加两条路由进行通信，如图1所示。10.0.0.0 A类网段的主机可以通过这两条路由访问R1和R3的内网。但是，如果它是单元的网关设备，它肯定不允许用户配置路由条目，并且您不应该希望单元中的所有用户都可以直接访问您的Intranet主机。此时可以在R1和R3上相互添加路由，实现R1和R3上的主机直接通信。

R1上：目的地址172.16.0.0，子网掩码255.255.0.0(B类网段)，下一跳10.1.1.3。

在R3上：目的地址为192.168.0.0，子网掩码为255.255.255.0(C类网段)，下一跳为10.1.1.2。

注：一些新的小区使用P-VLAN技术。这种网络比较复杂，所以上面简单的静态路由设置可能达不到目的。

例3:网络中存在多级路由设备。

这种情况可以说是例1和例2应用程序的集成和扩展，看似复杂，实则简单。

甘薯：如果我在家里的局域网中添加一个路由器，并连接另一个网段进行扩展，如例2所示，会怎么样？

大虾：你提到的网络结构实际上是例子一和例子二的结合。此时共有4个网段共存，我们的设置是为了让两个家庭在LAN网络下的3个子网中的主机可以进行通信，而此时，当然不能设置小区的网关。

您可以看到，图5将图1和图4组合在一起。由于拓扑结构是例1和例2的组合，那么是否可以将例1和例2中的路由项加在一起？当然，事情并没有那么简单。如果只配置上述两个路由表项，则R3中的主机不能直接访问R2中的192.168.1.0子网。所以我要在R3中添加另一条路由到子网192.168.1.0。静态路由表项配置如下：

R1:目的地址192.168.1.0，子网掩码255.255.255.0，下一跳192.168.0.100。

目的地址为172.16.0.0，子网掩码为255.255.0.0，下一跳为10.1.1.3。

R3:目的地址192.168.0.0，子网掩码255.255.255.0，下一跳10.1.1.2。

目的地址为192.168.1.0，子网掩码为255.255.255.0，下一跳为10.1.1.2。

红薯：为什么R3中第二条路线的下一跳不是直接指向R2，而是指向R1?

大虾：我就知道你会这么问。这个问题是基于路由器之间的通信原理。路由器通过ARP解析协议获取下一跳路由器的MAC地址。但是，ARP是基于广播的。一般情况下，路由器不转发广播报文。因此，对于路由器R3来说，R1和R3是同一级别的。它只能看到R1，看不到R2。这就是为什么在示例1中注意到“网关IP必须与WAN或LAN接口属于同一网段”。而文章中所说的静态路由入口由第三部分组成：网关又叫下一跳，而不是叫下两跳，下三跳也是这个意思。一般情况下，下一跳路由的IP地址必须与路由器的某个接口在同一网段。

本文的其余部分将介绍路由总结或路由归纳。

例3中，R3中的静态路由可以写成目的地址192.168.0.0，子网掩码255.255.0.0(不是255.255.0.0)，下一跳10.1.1.2。网段192.168.0.0、掩码255.255.0.0不能称为C类子网或B类子网。超出网段255.255.0.0，称为超级网络。该网段包含192.168.0.0 ~ 192.168.255.0之间的所有子网。也就是说，该静态路由将目的地址在此范围内的所有报文发送到路由器R1的10.1.1.2。将多个子路由表项汇总成一个包含它们的总路由表项，即路由汇总或路由诱导。路由器在检查和计算路由时会消耗资源。路由项越多，路由表越长，此过程所需的时间也就越长。因此，通过路由汇总来减少路由表的长度，有助于提高路由器的工作效率。虽然在示例中只有几台路由器的小型网络中，路由感应的作用是有限的，但是在拥有数十台、数百台甚至数千台、数千台路由器的大型网络中，路由感应的作用是非常明显的。可以说，不使用路线归纳法是不可想象的。

示例4:

细心的读者可能已经注意到，尽管例3中的最后一个归纳路由包含R1下的所有两个子网(192.168.0.0和192.168.1.0)，但它也包含R1下的一些实际上不存在的子网(192.168.2.0到192.168.255.0)。如果这些子网存在于整个局域网的其他路由器下(6,R4有一个192.168.2.0子网)，则会发生路由错误，因此此汇总路由是不准确的汇总。

我们都知道IPv4地址是由四个8位组成的，一部分是网络位，一部分是主机位。子网掩码对应的网络位部分为全1二进制数，主机位为全0二进制数。当每个报文经过路由器时，它会检查报文的目的IP地址，并根据路由表中路由表项的子网掩码计算并与路由表项的目的IP地址进行比较。如果报文相同，则按照此路由规则进行转发。如果报文不相同，则检查并与下一个报文进行比较。可以看出，我们所做的路由汇总操作，是将多个路由表项中目的IP相同的网络位提取出来，写入一个。例3中的摘要路由是不准确的，因为没有全部呈现相同的部分。在例3中，首先在R3中：目的IP地址是192.168.0.0。第二条目的IP地址为192.168.1.0。我们只提取了192.168的前两个段，在第三段网络位中仍然有相同的部分。192.168.0.0中的第三段写为二进制数00000000(8位0)，182.168.1.0中的第三段写为二进制数00000001(7位0,1位1)，所以它们的前7位是相同的，对应的子网掩码位置应为11111110(7位1,1位0)，合成十进制为254。聚合路由的目的地址为192.168.0.0，子网掩码为255.255.254.0，下一跳为10.1.1.2。

此时，聚合路由只包含192.168.0.0和192.168.1.0两个子网，是一条精确聚合路由。在6中，从R3中的172.16.0.0主机发送到192.168.2.0网段的数据包的第三个网络位写入二进制格式的00000010(前六个零)，因此它不包含在确切的摘要路由中。

在这种情况下，我们在R3中有一个静态路由表项：

1. 目的地址为192.168.0.0，子网掩码为255.255.254.0，下一跳为10.1.1.2。

2. 目的地址为192.168.2.0，子网掩码为255.255.255.0，下一跳为10.1.1.4。

在路由汇总中，应尽量使用精确的汇总条目，符合总结可以汇总的条目的原则，而不是总结不能准确汇总的条目。这样，网络可以在更有组织的路由表中扩展和更改，减少出错的机会。

由于静态路由设置简单，在网络中稳定性好，不会频繁变化，并且相对容易排除错误，因此在中小型企业甚至一些大型校园网中也采用静态路由。它在实际应用中非常普遍，属于网络工作者必须知道的基础知识。如本文所述，静态路由的设置原理比较简单，但可以说它是学习各种路由协议的基础，属于学习路由知识中必须学习的。此外，网络越复杂、规模越大，路由汇总的效果越显著。路由聚合的有效性和聚合的效率与IP地址网段在网络结构中的分布密切相关。IP地址的部署越连续、越有条理，路由汇总就越容易、效率越高，因此在部署网络时应注重系统寻址。(注：在子网环境中，当网络地址处于指数为2的连续块中时，路由诱导最有效。)