IP路由查找的“最长匹配原则”解析

小乔

最长匹配原则是CISCO IOS路由器默认的路由查找方式。当路由器收到一个IP数据包时，会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的表项进行bit by bit的逐位查找，直到找到匹配度最长的条目，这叫最长匹配原则。



这里有几个概念要先搞清楚：

    看上面的图，灰色的空间172.16.0.0/16，这个网络号，我们称为主类网络号，所谓主类网络号，意思是该网络号，按照其所属的IP地址类别区分后，对应上的默认的子网掩码长度后得到的网络号。如172.16.0.0这是一个B类地址，B类地址的默认子网掩码长度是16位，因此172.16.0.0/16本身就是一个主类网络号。再举过一个例子，10.1.12.0/24，首先10开头的，这是一个A类地址，A类地址默认的掩码是255.0.0.0，因此10.1.12.0/24它的主类网络号是10.0.0.0/24。

    我们首先顺着上面的图，从172.16.0.0/16开始往里走，下一个我们看到的网络号是172.16.10.0/24，这很明显是应用了VLSM可变长子网掩码之后，得到的一个172.16.0.0/16这个主类网络的一个子网。所以所谓的子网，我们可以理解为是在网络号所属类别的默认掩码长度的基础上，将掩码“拉长”或者向主机位借位从而得到的一个网络号。实际上172.16.0.0/16是将172.16.10.0/24囊括在内的一个区间。那么在这里，如果我们有一个IP：172.16.10.1，实际上这个IP既可以理解为在172.16.0.0/16网络内，也是在172.16.10.0/24网络内，当然，这里我们能看出来，谁更精确呢？很明显是172.16.10.0/24更精确，我们说，它的匹配长度相比172.16.0.0更长。

    当然子网172.16.0.0/16还可以进一步划分子网，得到172.16.10.0/30，甚至172.16.10.1/32，那么如果这些前缀都存在的情况下，当我要去找172.16.10.1，谁的匹配度最高呢？很明显，是172.16.10.1/32这条主机前缀，或者说，主机路由吧？这就是最长匹配原则。
OK，现在回到172.16.0.0/16这个主类网络号，然后我们向外走，看上图。172.0.0.0/8实际上是将这个B类地址的掩码向左移了8bits，这样一来得到的这个网络号实际上是囊括了172.16.0.0/16在内的一个大的网络号，我们称其为超网。




    因此，当路由器的路由查找方式为classless也就是无类路由查找方式时，路由器默认的查找动作是最长匹配原则。例如上图，当R3收到一个数据包，去往172.16.1.1，那么实际上，172.16.1.1是“掉落”在172.16.1.0/24及172.16.0.0/16网络中的，两者貌似皆可，但是172.16.1.0/24显然，匹配度要更长，因此，最终这个数据包被丢给了R1。同理若有数据包去往172.16.2.1呢？由于根据最长匹配原则，172.16.2.0/24这个条目匹配度最高，因此数据被扔给了R2。这个过程有点类似下面的样子：




并且，当R2挂掉之后，172.16.2.0/24的条目失效，去往2.0子网的数据此时匹配的路由条目是172.16.0.0/16这条路由，因此被送往了R1。
这就是利用最长匹配原则，实施的一种简单的数据分流及路径冗余的方法。

下面我们总结一下路由器关于路由查找的几个重点内容：
不同的前缀（网络号+掩码，缺一不可），在路由表中属于不同的路由
相同的前缀，通过不同的协议获取，先比AD，后比metric
这是一般情况，当然有二般情况，这就要看特定的环境和特定的路由协议了
默认采用最长匹配原则，匹配，则转发；无匹配，则找默认路由，默认路由都没有，则丢弃
路由器的行为是逐跳的，到目标网络的沿路径每个路由器都必须有关于目的地的路由
数据是双向的，考虑流量的时候，要关注流量的往返。

本文转自 红茶三杯博客  博客：http://blog.sina.com.cn/vinsoney

byronyj

感謝喬幫主！

MELONdz

感谢感谢感谢感谢

cpszyaa

感谢大神分享

wonderwell139

淼渺淼渺

感谢楼主分享