<4>路由基础——最长前缀匹配

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前言

机制过程

实现冗余

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前言

最长前缀匹配机制（Longest Prefix Match Algorithm）是目前行业内几乎所有路由器都缺省采用的一种路由查询机制，当路由器受到一个IP数据包时，它会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表项进行逐位（Bit-By-Bit）比对，直到找到匹配长度度最长的条目，这就是最长前缀匹配机制

机制过程

在图中网络，路由器R4的路由表中除了直连路由之外，还有三条路由，它们分别是172.16.1.0/24、172.16.2.0/24以及172.16.0.0/24，这三条路由条目分别关联不同的出接口和下一跳IP地址。那么当R4收到一个到达172.16.2.1数据包时，它将把数据转发给哪一台路由器呢？大致上，R4将进行如下的操作。

（1）将报文的目的IP地址172.16.2.1和路由条目1的目的掩码255.255.255.0进行”逻辑与“运算，将运算结果与路由条目1的目的网络地址的前面24bit（比特，也就是二进制位）进行比对，在下面会进行比较，结果发现有两个比特位不相同，因此判断出这个目的IP地址与路由条目1不匹配。R4将不会使用这条路由转发到达172.16.2.1的数据包。

 （2）将目的IP地址172.16.2.1和路由条目2的目的网络掩码255.255.255.0进行”逻辑与“运算，讲运算结果与路由条目2的目的网络地址的前面24bit进行比对，如下图，发现每一个比特位都是相同的，因此该目的IP地址匹配这条路由，而且匹配结果是172.16.2.0/24，也就是说匹配的长度是24。

（3）讲目的IP地址172.16.2.1和路由条目3 的目的网络掩码255.255.0.0进行”逻辑与“运算，将运算结果与路由条目3 的目的网络地址的前面 16 bit进行对比，如图所示，发现每一个比特位都是相同的，因此该目的IP地址匹配这条路由，而且匹配结果是172.16.0.0/16，也就是说匹配的长度是16。

（4）有两条路由匹配目的IP地址172.16.2.1 ，路由条目2 的匹配结果为172.16.2.0/24，而路由条目3 的匹配结果是172.16.0.0/16，因此条目2 的匹配度更长，最终R4采用路由条目2 来转发到达 172.16.2.1的数据包，这些数据包被转发给R2.

至此，对最长前缀匹配机制有一定的认知。实际上，目前行业几乎所有厂商的路由器缺省时都使用这种机制，而且，利用这个机制还能实现数据传输路径的冗余或者负载均衡。

实现冗余

在图1・23所示的某企业网络中，EBR-1及EBR-2是两台企业边界路由器，它们连 接着一个企业网络，在该网络中，存在着192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24和192.168.3.0/24两台企业边界路由器都具备到达上述网段的IP连通性。现在路由器X与EBR-1及EBR-2建立了连接，并且运行了 RIP,企业对EBR-1及EBR-2 有着完全的操控权限，但是对X并不具备操控权限，只能简单地将路由信息通告给X。 现在，企业的要求是，通过在EBR.1及EBR.2上完成相应的配置，使得X将到达上述 4个网段的数据包转发到EBR-1,当EBR-1发生故障时，X将数据包平滑地切换到EBR.2。 要实现上述需求非常简单，即让EBR-1向X通告到达192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、 192.168.2.0/24 及 192.168.3.0/24 这 4 个网段的路由，而 EBR-2 仅向 X 通告一条 192.168.0.0/ 22 路由，实际上这条路由是这4个网段的汇总路由，可以简单地理解为192.168.0.0/22将 192.168.0.0/24、192.168丄0/24、192.168.2.0/24 及 192.168.3.0/24 都囊括在内。

完成上述部署后，X的路由表中将出现5条RIP 路由。在网络正常时，发往这4个网段的数据包在到达X后，根据最长匹配原则，报文的 目的IP地址将被EBR-1所通告的4条路由所匹配，因此被X转发给EBR-1,而当EBR-1 或EBR.1与X之间的互联链路发生故障时，X的路由表中原来EBR-1所通告的4条路由 消失，仅剩EBR・2所通告的路由，因此到达这4个网段的数据包将被该路由匹配，从而被转发给EBR-2，这就实现了数据转发路径的冗余。