路由表结构和存储数据 | AI生成和翻译
Question: Routing table 的外观是什么样的，其中需要存储哪些信息？具体来说，它是否包含 MAC addresses、IP addresses 以及有关如何进行 packet routing 的信息？
Answer:
Routing table（路由表）是由 router（以及支持 IP 的 host）维护的数据结构，用于根据目标 IP address 决定将 IP packets 转发到何处。
Routing Table 的典型外观
在大多数系统上，可以使用如下命令显示 routing table：
- Linux/macOS:
ip route show或route -n - Windows:
route print
一个（来自 Linux 系统的）示例 routing table 可能如下所示：
default via 192.168.1.1 dev eth0 proto dhcp metric 100
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.100 metric 100
10.0.0.0/24 via 10.0.0.254 dev tun0
172.16.0.0/16 via 192.168.1.50 dev eth0
或者采用传统的 netstat -rn / route 格式：
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.1.1 0.0.0.0 UG 100 0 0 eth0
192.168.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 eth0
10.0.0.0 10.0.0.254 255.255.255.0 UG 0 0 0 tun0
Routing Table 每个条目中存储的关键信息
routing table 中的每个条目通常包含以下字段：
- Destination network/prefix: 此路由适用的网络或主机 IP address 范围（例如 192.168.1.0/24 或用于默认路由的 0.0.0.0/0）。
- Prefix length / Netmask: 定义目标网络的规模（例如 /24 或 255.255.255.0）。
- Gateway / Next hop: 如果目的地不是直接连接的，则为转发 packet 的下一个 router 的 IP address。如果 gateway 为 0.0.0.0 或不存在，则表示该网络是直接连接的。
- Interface / Output interface: 发送 packet 所通过的本地网络接口（例如 eth0, wlan0, tun0）。
- Metric / Administrative distance: 当同一目的地存在多条路由时，用于优先选择某条路由的值（越小越好）。
- Protocol / Source: 路由是如何学习到的（static, kernel, DHCP, RIP, OSPF, BGP 等）。
- Flags: 标识符，如 U (up/可用), G (gateway), H (host route), D (dynamic) 等。
Routing Table 是否包含 MAC Addresses？
不包含。
Routing tables 运行在 OSI 模型的 Layer 3 (IP layer)，不存储 MAC addresses。MAC addresses 属于 Layer 2 (data link layer) 信息，由 ARP table (Address Resolution Protocol cache) 单独处理。
- Routing table 决定使用 哪一个 next-hop IP address 或 哪一个 interface。
- 一旦确定了 next-hop IP，如果 packet 必须通过本地链路（Ethernet, Wi-Fi 等）发送，系统会查询 ARP table 将 next-hop IP 解析为 MAC address，以便封装 Ethernet packet。
Routing Table 是否包含 IP Addresses？
是的。
- Destination network (IP prefix)
- Next-hop IP address (gateway)
- 有时还包括用于该接口的 source IP
它是否告知“哪个 Packet 路由到哪里”？
是的。
Routing table 的主要目的正是如此：对于 packet 中给定的目标 IP address，对目标条目执行 longest-prefix match（最长前缀匹配）以决定：
- 是将 packet 转发给特定的 next-hop router (gateway IP)，还是
- 直接从本地 interface 发出（如果目的地在直接连接的网络上）。
总结：
| 信息 | 是否存在于 Routing Table 中？ | 备注 |
|---|---|---|
| Destination IP network/prefix | 是 | 核心字段 |
| Netmask / Prefix length | 是 | 定义网络规模 |
| Next-hop / Gateway IP | 是 (如果不是直连) | 下一个 router 的 IP address |
| Output interface | 是 | 要使用的本地接口 |
| Metric / Priority | 是 | 用于路由选择 |
| MAC addresses | 否 | 由 ARP table 处理 (Layer 2) |
| Source IP (有时) | 是 | 用于 policy-based routing 或接口分配 |
References: