理解Windows中的路由表和默认网关

Windows 每一个Windows系统中都具有IP，它存储了本地计算机可以到达的网络目的地址范 围和如何到达的路由信息。路由表是TCP/IP通信的基础，本地计算机上的任何TCP/IP通信都受到路由表的控制。 你可以运行 route print 或 netstat -r 显示本地计算机上的路由表，如下图所示： C:\Documents and Settings\administrator>route print ================================================== ========================= Interface List 0x1 ........................... MS TCP Loopback interface 0x10003 ...00 50 8d 4f 5f c5 ...... Realtek RTL8139/810x Family Fast Ethernet NIC ================================================== ========================= ================================================== ========================= Active Routes: Network Netmask Gateway Interface Metric Destination 1 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 192.168.1.6 30 2 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 3 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.6 192.168.1.6 30 4 192.168.1.240 255.255.255.240 192.168.1.8 192.168.1.6 20 5 192.168.1.240 255.255.255.240 192.168.1.7 192.168.1.6 15 6 192.168.1.6 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 30 7 192.168.1.255 255.255.255.255 192.168.1.6 192.168.1.6 30 8 224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.1.6 192.168.1.6 30 9 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.1.6 192.168.1.6 1 Default Gateway: 192.168.1.1 ================================================== ========================= Persistent Routes: None 路由表中的每一个路由项具有五个属性，在此我将它们分为四个部分： 1、（Network Destination）、（Netmask）：网络地址和网络 掩码相与的结果用于定义本地计算机可以到达的网络目的地址范围。通常情况下，网络目的 地址范围包含以下四种： , 主机地址；某个特定主机的网络地址，网络掩码为255.255.255.255，如上表中 的6、7、9； , 子网地址，某个特定子网的网络地址，如上表中的4、5； , 网络地址；某个特定网络的网络地址，如上表中的2、3、8； , 默认路由；所有未在路由表中指定的网络地址，如上表中的1，在后文将详细描述； 在添加路由时，Windows ，否则路由添加会失败。 2、（Gateway，又称为）：在发送IP数据包时，网关定义了针对特定的网络目的地址，数据包发送到的下一跳服务器。如果是本地计算机直接连接到的网络， 网关通常是本地计算机对应的网络接口，；如果是远程网络或默认路由，网关通常是本地计算机所连接到的网络上的某个服务器或路由器。 3、（Interface）：接口定义了针对特定的网络目的地址，本地计算机用于发送数据 包的网络接口。，否则造成在使用此路由项时需调用其他路由项，从而可能会导致路由死锁。 4、（Metric）：跃点数用于指出路由的成本，通常情况下代表到达目标地址所需 要经过的跃点数量，一个跃点代表经过一个路由器。跃点数越低，代表路由成本越低；跃点 数越高，代表路由成本越高。当具有多条到达相同目的网络的路由项时，TCP/IP会选择具有更低跃点数的路由项。 当TCP/IP需要向某个IP地址发起通信时，它会对路由表进行评估，以确定如何发送数据 包。评估过程如下： , TCP/IP使用需要通信的目的IP地址和路由表中每一个路由项的网络掩码进行相与 计算，如果相与后的结果匹配对应路由项的网络地址，则记录下此路由项； , 当计算完路由表中所有的路由项后，TCP/IP选择记录下的路由项中的 （网络掩码中具有最多“1”位的路由项）来和此目的IP地址进行通信。如果存在多个最长匹配路由，那么选择具有的路由项；如果存在多个具有最低跃点数的最长匹配 路由，那么： , 如果是发送响应数据包，并且数据包的源IP地址是某个最长匹配路由的接口的IP地址，那么选择此最长匹配路由； , 其他情况下均根据最长匹配路由所对应的网络接口在的 中的绑定优先级来决定，如下图所示： 在确定使用的路由项后，网关和接口通过以下方式确定： , 如果路由项中的网关地址为空或者为本地计算机上的某个网络接口，那么在发送数 据包时： , 通过路由项中对应的网络接口发送； , 源IP地址为此网络接口的IP地址； , 源MAC地址为此网络接口的MAC地址； , 目的IP地址为接收此数据包的目的主机的IP地址； , 目的MAC地址为接收此数据包的目的主机的MAC地址； , 如果路由项中的网关地址并不属于本地计算机上的任何网络接口，那么在发送数据 包时： , 通过路由项中对应的网络接口发送； , 源IP地址为路由项中对应网络接口的IP地址； , 源MAC地址路由项中对应网络接口的MAC地址； , 目的IP地址为接收此数据包的目的主机的IP地址； , 目的MAC地址为网关的MAC地址； 在此我以上面的路由表为基础，举例进行说明： , 和单播IP地址 192.168.1.8 的通信：在进行相与计算时，1、3 项匹配，但是3 项为最长匹配路由，因此选择3项。3项的网关地址为本地计算机的网络接口192.168.1.6， 因此发送数据包时，目的IP地址为192.168.1.8、目的MAC地址为192.168.1.8的MAC 地址（通过ARP解析获得）。 , 和单播IP地址 192.168.1.6 的通信：在进行相与计算时，1、3、6 项匹配，但 是6项为最长匹配路由，因此选择6项。6项的网关地址为本地环回地址127.0.0.1，因 此直接将数据包发送至本地环回地址。 , 和单播IP地址 192.168.1.245 的通信：在进行相与计算时，1、3、4、5 项匹 配，但是4、5项均为最长匹配路由，所以此时根据跃点数进行选择，5 项具有更低的跃点 数，因此选择5项；在发送数据包时，目的IP地址为192.168.1.254、目的MAC地址 为192.168.1.7的MAC地址（通过ARP解析获得）。 , 和单播IP地址 10.1.1.1 的通信：在进行相与计算时，只有 1 项匹配；在发送数 据包时，目的IP地址为10.1.1.1、目的MAC地址为192.168.1.1的MAC地址（通过 ARP解析获得）。 , 和子网广播地址 192.168.1.255 的通信：在进行相与计算时，1、3、4、5、7 项 匹配，但是7项为最长匹配路由，因此选择7项。7项的网关地址为本地计算机的网络接 口，因此在发送数据包时，目的IP地址为192.168.1.255，目的MAC地址为以太网广播 地址FF:FF:FF:FF:FF:FF。 , 由于在路由表中存储针对每个主机或子网的路由项不可行，因此提出了默下酚傻母拍睿 下酚芍械耐爻莆贤于Ｄ下酚傻耐绲刂肺?.0.0.0，网络掩码为0.0.0.0，它匹 配任何网络通信，因此当到达特定主机或特定子网的路由并未在路由表中指定时，均可以通 过默认路由来进行转发。如果没有设置默认路由，那么无法到达未在路由表中指定路由项的 网络目的地址。 设置默认路由后，把数据包的路由责任移交到了路由器，优点是简化了本地计算机上的路由 表和配置，缺点则是计算机无法明确目的地址是否可达，从而可能发送针对不可到达地址的 流量。虽然位于路由路径上的路由器知道目的地址不可达时会使用ICMP目的地址不可达 信息来通知原始发送主机，但是这个过程中，已经占用了额外的网络流量。 在Windows系统中，创建默认路由可以通过以下两种方式实现： o 在网络接口的TCP/IP选项中设置默认网关，从而创建默认路由； o 使用 route add 命令添加网络地址为0.0.0.0、网络掩码为0.0.0.0的默 认路由； 推荐大家总是使用前一种方式。 你可以在单个网络接口、多个网络接口上同时配置多个默认网关，但是TCP/IP同时只会使 用一个默认网关（默认路由），这个当前使用的默认网关称为活动默认网关（活动默认路由）。 当不同网络接口所连接的网络之间没有连接性时（如一个网络接口连接到Internet，而一 个网络接口连接到内部网络），在多个网络接口上同时配置默认网关可能会带来连接性问题 （具体的问题我将在后文描述），因此微软不推荐大家在多个网络接口上同时配置默认网关， 并且当你进行这种配置时会进行警告，不过不会阻止你的操作。 当在配置多个默认网关时，将根据以下条件来选择活动默认网关： o 当路由表中具有多个默认网关时，TCP/IP根据跃点数来进行选择，跃点数 最低的默认网关具有最高的优先级； o 如果路由表中具有多个具有最低跃点数的默认网关，那么TCP/IP根据默认 网关对应的网络接口在的中的绑定优先级来决定，如下图所示： , TCP/IP会通过死网关检测算法来检测当前活动的默认网关是否存活，如果活动默认网关发 生故障，则TCP/IP会及时调整路由表，选择使用下一个默认网关，选择方式与原方式一致， 只是排除了发生故障的原活动默认网关。 死网关检测算法的完整描述如下： 当TCP/IP在通过活动默认网关向某个目标IP地址进行TCP通信时，如果失败的尝试次数达到TcpMaxDataRetransmissions注册表值（默认为5）的一半（即3次）还没有收到响应，TCP/IP将到达该目标IP地址的通信改为使用列表中的下一默认网关。当超过25% 的TCP连接转向下一默认网关时，TCP/IP将活动默认网关修改为这些连接当前使用的默 认网关。 如果此时原始默认网关从故障中回复，TCP/IP将继续使用当前的活动默认网关，而不会转 移到原始默认网关，除非重启计算机。如果当前的活动默认网关也出现故障，那么TCP/IP就会继续尝试使用列表中的下一个默认网关，在尝试完整个列表后将返回到列表的开始，又 从第一个默认网关开始进行尝试。 TCP，如果其他类型的流量连接失败，不会切换默认网关。另外TCP是端到端的协议，因此即使当前默认网关完全正常，本地计算机的TCP通信失败也可能会 导致切换默认网关。 当不同网络接口所连接的网络之间没有连接性时（如一个网络接口连接到Internet，而一个网络接口连接到内部网络），如果在多个网络接口上同时配置默认网关，在活动默认网关 出现故障导致切换默认网关时，就可能会引起连接性故障。比如活动默认网关为Internet连接，当它出现问题时，此时默认网关切换为内部连接，此时，本地计算机将无法再访问位 于Internet连接上的主机。对于这种情况，微软建议使用 route add 来添加对应目的网 络的匹配路由，而不是设置多个默认网关。