静态路由使用下一跳和出接口的区别，我猜你不知道这一点！

写在前面：本人是一名计算机系大二的学生，会不定时的将我的学习笔记分享给大家！如果需要更多的学习资源可以通过我的GitHub自行下载！

静态路由下一跳和出接口的区别，你真的理解了吗？

1、概述

• 当我们在配置静态路由时，在使用串型链路中，是一种点到点的链路

对于大多数很来说，很多人都知道静态路由配置下一跳比出接口更好，但却很少人能够说清为什么，接下来让我们一起来解开这个疑惑！

• 在配置静态路由时，下一跳可以使用下一路由器的IP地址，也可以使用本路由器的出站接口。在点对点的网络中，两者可能没有什么差别，但在以太网中，两者有很大差别。

• 在以太网中，两个相邻知道接口之间的通信是依靠MAC地址。相邻接口通信时，需要知道对方的MAC地址，根据MAC地址将通信数据转换成数据帧后交付给网络，进而发送到到对方。而对方MAC地址的获得，是通过第二层交换机广播（这个的地方通过网友一只小菠菜OvO 提醒，已改正），由ARP协议完成的。

当静态路由中使用出站接口做为下一跳时，路由器会认为目标网络和接口处在“直连网络”中。

2、实验演示

实验拓扑

实验要求

• 配置基本的地址信息
• 使用静态路由让pc1和pc3互通

使用下一跳

基本配置

【r1】
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 100.0.0.1 255.255.255.0 
 int  g0/0/1
 ip   add    10.0.0.254    24
#
ip   route-static   20.0.0.0   255.255.255.0    100.0.0.2
#
---------
【r2】
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 100.0.0.1 255.255.255.0 
 int   g0/0/1
 ip  add    20.0.0.254   24
#
ip    route-static    10.0.0.0   255.255.255.0   100.0.0.1 
#

查看路由表

[r1]dis   ip  routing-table  protocol   static 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : Static
         Destinations : 1        Routes : 1        Configured Routes : 1

Static routing table status : 
         Destinations : 1        Routes : 1

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

       20.0.0.0/24  Static  60   0          RD   100.0.0.2       GigabitEthernet
0/0/0

Static routing table status : 
         Destinations : 0        Routes : 0

[r2]dis   ip   routing-table  protocol    static 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : Static
         Destinations : 1        Routes : 1        Configured Routes : 1

Static routing table status : 
         Destinations : 1        Routes : 1

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

       10.0.0.0/24  Static  60   0          RD   100.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0

Static routing table status : 
         Destinations : 0        Routes : 0

可以看到，下一跳都是正确的。

查看arp地址表

[r1]dis   arp  br  //可以看到还没有pc4的地址表
IP ADDRESS      MAC ADDRESS    EXPIRE(M) TYPE  INTERFACE           VLAN/CEVLAN 
------------------------------------------------------------------------------
100.0.0.1       00e0-fc04-77b5           I -   GE0/0/0
100.0.0.2       00e0-fc30-63e8 16        D-0   GE0/0/0
10.0.0.1        5489-98c4-3156 16        D-0   GE0/0/1
------------------------------------------------------------------------------
Total:4         Dynamic:2       Static:0     Interface:2    

测试ping通，并抓包
pc3去pingpc1

• 可以看到，在ICMP发送报文请求之前会先请求ARP，获取对方的mac地址

dis  arp
IP ADDRESS      MAC ADDRESS     EXPIRE(M) TYPE        INTERFACE   VPN-INSTANCE 
                                          VLAN/CEVLAN PVC                      
------------------------------------------------------------------------------
100.0.0.2       00e0-fc30-63e8            I -         GE0/0/0
100.0.0.1       00e0-fc04-77b5  5         D-0         GE0/0/0
20.0.0.254      00e0-fc30-63e9            I -         GE0/0/1
20.0.0.1        5489-9842-6023  18        D-0         GE0/0/1
20.0.0.2        5489-983b-61d6  4         D-0         GE0/0/1
------------------------------------------------------------------------------
Total:5         Dynamic:3       Static:0     Interface:2    

使用出接口

配置

【r1】
#
ip    route-s      20.0.0.0   255.255.255.0   g0/0/0
#
-----------
【r2】
#
ip   route-s    10.0.0.0   255.255.255.0   g0/0/0
#

查看路由表

• 使用出接口时，pc1会以为pc3是直连网络，直接请求对方的mac地址。
• 在以太网中，直连网络中主机间的通信是通过ARP协议广播来获取到要交付的目标主机的MAC地址的。也就是说，当R1左侧网络中的PC1要和R2右侧网络的PC1和PC3通信时，数据传递到R1时，R1看到目标网络是自己的直连网络（由于静态路由中指定下一跳为自身接口所致），于是R1就要在g0/0/0所处网络发出ARP请求广播，来寻找20.0.0.1对应的MAC地址。

测试pc1和pc3的连通性，并抓包

• pc3ping不通pc1，并且可以看到r2请求的是r1出接口的地址

问题

• 使用出接口时，路由器会认为所在网段是同一网段，求求不到目标地址的Mac地址

解决方法

1、 使用下一跳

2、开启代理ARP

•  【r1】
   #
   int  g0/0/0
   arp-proxy enable
  #
  
  

• dis  arp
  IP ADDRESS      MAC ADDRESS     EXPIRE(M) TYPE        INTERFACE   VPN-INSTANCE 
                                            VLAN/CEVLAN PVC                      
  ------------------------------------------------------------------------------
  100.0.0.1       00e0-fc04-77b5            I -         GE0/0/0
  100.0.0.2       00e0-fc30-63e8  20        D-0         GE0/0/0
  20.0.0.2        00e0-fc30-63e8  20        D-0         GE0/0/0
  10.0.0.254      00e0-fc04-77b6            I -         GE0/0/1
  ------------------------------------------------------------------------------
  Total:4         Dynamic:2       Static:0     Interface:2    
  
  dis  arp
  IP ADDRESS      MAC ADDRESS     EXPIRE(M) TYPE        INTERFACE   VPN-INSTANCE 
                                            VLAN/CEVLAN PVC                      
  ------------------------------------------------------------------------------
  100.0.0.2       00e0-fc30-63e8            I -         GE0/0/0
  100.0.0.1       00e0-fc04-77b5  3         D-0         GE0/0/0
  20.0.0.254      00e0-fc30-63e9            I -         GE0/0/1
  20.0.0.1        5489-9842-6023  17        D-0         GE0/0/1
  20.0.0.2        5489-983b-61d6  3         D-0         GE0/0/1
  ------------------------------------------------------------------------------
  Total:5         Dynamic:3       Static:0     Interface:2    
  
  

• 开启代理arp后，r1将会替pc1答应此arp请求，r1中将产生arp缓存

• 从上述实验中我们知道，当R1中使用g0/0/0接口做为到达目标网络20.0.0.1\24的下一跳时，R1左侧网络中的PC，如果要和R2右侧的20.0.0.0/24网络中的所有PC通信，那么在R1上均会产生ARP缓存记录。可以想象：当双方通信的PC很多时，R1中势必会产生大量的ARP缓存，从而可能会导致R1的内存被耗尽。

• 如果R1中到20.0.0.0/24网络的静态路由设置为 ip route 20.0.0.0 255.255.255.0 100.0.0.2，这样的话，R1中到20.0.0.0/24网络的数据包，都只会交付给100.0.0.2。R1通过ARP协议来获取100.0.0.2对应的MAC地址，然后将数据包以第二层数据帧方式交付出去。也就是说，R1上只会保留一条ARP缓存信息，即：100.0.0.2 R2的F0/1的MAC。这样可以避免R1中产生大量ARP缓存而导致内存耗尽!

总结

​ 在配置静态路由时，既可指定发送接口，也可指定下一跳地址，到底采用哪种方法，需要根据实际情况而定：对于支持网络地址到链路层地址解析的接口（直接连到主机）或点到点接口（ppp)，指定发送接口即可；对于nbma接口，如以太网接口、VLAN接口、封装x.25或帧中继的接口、拨号口等，支持点到多点，这时除了配置ip路由外，还需在链路层建立二次路由，即ip地址到链路层地址的映射（如dialer map ip、x.25 map ip或frame-relay map ip等），这种情况配置静态路由不能指定发送接口，应配置下一跳ip地址。

• 如果在点到点网络环境下，无论是指定下一跳地址还是出接口，其效果都是一样的。但是在广播网络环境下，指定下一跳地址和指定出接口将会达到不同的效果。如果指定为出接口的话，那么不管数据包的目标地址是否有效，每次当数据包到达时都会触发一个ARP请求和相应，又因为ARP代理功能在IOS环境下默认是打开的，这就意味着路由器需要配备大量的ARP高速缓存。而如果是指定为下一跳地址的话，仅当第一个去往目标网络的数据包到达时，才会触发ARP请求。

• 所以为了便于路由的查找和减少ARP缓存条目过多的办法就是同时指定出接口和下一跳地址。这样做的话，路由条目在路由表中表现为非直连网络，其管理距离值为1。

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本文作者：肉肉
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