转自： https://blog.csdn.net/daqiang012/article/details/103947313?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162848234916780357255732%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=162848234916780357255732&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-2-103947313.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=Linux%E7%B3%BB%E7%BB%9F&spm=1018.2226.3001.4449#t7
【嵌牛导读】Linux系统内核的路由转发
【嵌牛鼻子】Linux系统 内核的路由转发
【嵌牛提问】什么是Linux系统内核的路由转发？
【嵌牛正文】
Linux *** 作系统嵌入了 TCP /IP协议栈，协议软件具有路由转发功能。路由转发依赖作为路由器的主机中安装多块 网卡 ，当某一块网卡接收到数据包后，系统内核会根据数据包的目的IP地址，查询 路由表 ，然后根据查询结果将数据包发送到另外一块网卡，最后通过此网卡把数据包发送出去。此主机的处理过程就是路由器完成的核心功能。 [3]
通过修改Linux系统内核参数ip_forward的方式实现路由功能，系统使用sysctl命令配置与显示在/proc/sys目录中的内核参数。首先在命令行输入：cat/proc/sys/net/ipv4/ip_forwad，检查Linux内核是不是开启IP转发功能。如果结果为1，表明路由转发功能已经开启；如果结果为0，表明没有开启。出于安全考虑，Linux内核默认是禁止数据包路由转发的。在linux系统中，有临时和永久两种方法启用转发功能。 [3]
临时启用：此种方法只对当前会话起作用，系统重启后不再启用。临时开启的命令格式：sysctl–wnet.ipv4.ip_forward=1。 [3]
永久启用：此种永久性的启用IP转发功能，通过更改配置文件/etc/sysctl.conf中的语句行“net.ipv4.ip_forward=0”，修改为“net.ipv4.ip_forward=1”，保存配置文件后执行命令sysctl–p/etc/sysctl.conf，配置便立即启用。
Linux 路由需要记住两点：跨网段通信需要经过路由；Linux 本身就是一台路由器。
开启路由功能
$ cat/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
如果值为 1，表示开启了路由功能，如未开启，需要在 /etc/sysctl.conf 中设置：
net.ipv4.ip_forward=1
然后执行 sysctl -p 使之生效。
实践
创建两个网络 namespace：
$ ip netns add ns1
$ ip netns add ns2
创建两对 veth-pair，一端分别挂在两个 namespace 中：
$iplinkadd v1type veth peer name v1_r$iplinkadd v2type veth peer name v2_r$iplink setv1netns ns1$iplink setv2netns ns2
分别给两对 veth-pair 端点配上 IP 并启用：
$ ip a a 10.10.10.1/24 dev v1_r$ ip l s v1_r up$ ip a a 10.10.20.1/24 dev v2_r$ ip l s v2_r up$ ip netnsexecns1 ip a a 10.10.10.2/24 dev v1$ ip netnsexecns1 ip l s v1 up$ ip netnsexecns2 ip a a 10.10.20.2/24 dev v2$ ip netnsexecns2 ip l s v2 up
测试：
$ ip netnsexecns1 ping 10.10.20.2
发现不通。
添加路由
查看路由：
$ ip netnsexecns1 route -nKernel IP routing tableDestination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface10.10.10.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 v1
只有一条直连路由，没有去往 10.10.20.0/24 网段的路由，怎么通？那就给它配一条：
$ ip netnsexecns1 route add -net 10.10.20.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.10.10.1$ ip netnsexecns1 route -n
同理也给 ns2 配上去往 10.10.10.0/24 网段的路由：
$ ip netnsexecns2 route add -net 10.10.10.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.10.20.1$ ip netnsexecns2 route -n
再次测试，发现可以 ping 通了：
$ ip netnsexecns1 ping 10.10.20.2
总结
Linux 本身是一台路由器。
上面的实验使用 namespace 效果和使用虚拟机是一样的，关键是知道有这个功能，知道怎么用就差不多了。
路由其实就是选择一条数据包传输路径的过程，也就是说主机怎么向它的目的地顺利发送数据的过程。当TCP/IP主机发送IP数据包时，便出现了路由，且当到达IP路由器时还会再次出现。路由器是从一个物理网向另一个物理网发送数据包的装置，路由器通常被称为网关，它承但着分发数据包的任务。对于发送的主机和路由器而言，必须决定向哪里转发数据包。在决定路由时，IP层查询位于内存中的路由表，然后根据查询规则，进行ip路由。是不是很抽象？用我的话说吧，也就是下面要讨论的问题。先说如何选路：
(1)当一个主机试图与另一个主机通信时，IP首先决定目的主机是一个内网还是外网，怎么确定？当然使用网络号。
(2)如果是是同一内网，那就就是直接发送了，这个最简答不过了。
(3)如果目的主机是和发送主机不在同一个内网，也就是在外网了，^_^很啰嗦，IP将查询路由表来为外网主机或外网选择一个路由，所以一般情况下有可能为某个外网指定特定的路由，具体问题稍后分析。
(4)若未找到明确的路由，此时在路由表中还会有默认网关，也可称为缺省网关，IP用缺省的网关地址将一个数据传送给下一个指定的路由器，所以网关也可能是路由器，也可能只是内网向特定路由器传输数据的网关。
(4)在该路由器收到数据后，它再次为远程主机或网络查询路由，若还未找到路由，该数据包将发送到该路由器的缺省网关地址。
每发现一条路由，数据包被转送下一级路由器，称为一次“跳步”，按照同样的方式进行转发，并最终发送至目的主机。若未发现任何一个路由可以接受此次ip包的地址，发送主机将收到一个出错信息，也就是说其中任何一跳出现了不可到达，最后的结果也就是报错了。
上面只是个人的一些理解，事实上当时我们做的实验不少，但是看看tcp/ip详解后，就可以一目了然了，现在以linux下的路由表为例说明一下：
$ sudo route
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
192.168.100.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
192.168.10.0 * 255.255.254.0 U 0 0 0 eth0
default 192.168.10.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
--------------------------------------------------------------------------------------
IP路由选择是逐跳地（hop-by-hop）进行的。从这个路由表信息可以看出，IP并不知道到达任何目的的完整路径（当然，除了那些与主机直接相连的目的）。所有的IP路由选择只为数据报传输提供下一站路由器的IP地址。它假定下一站路由器比发送数据报的主机更接近目的，而且下一站路由器与该主机是直接相连的。
IP路由选择主要完成以下这些功能：
1)搜索路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。
2) 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。目的网络上的所有主机都可以通过这个表目来处置。例如，一个以太网上的所有主机都是通过这种表目进行寻径的。这种搜索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。关于这一点我们在下一节中进行讨论。
3)搜索路由表，寻找标为“默认（default）”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。如果上面这些步骤都没有成功，那么该数据报就不能被传送。如果不能传送的数据报来自本机，那么一般会向生成数据报的应用程序返回一个“主机不可达”或 “网络不可达”的错误。
完整主机地址匹配在网络号匹配之前执行。只有当它们都失败后才选择默认路由。默认路由，以及下一站路由器发送的ICMP间接报文（如果我们为数据报选择了错误的默认路由），是IP路由选择机制中功能强大的特性。
以上的解释都很清楚了，不用再详细解释怎么走了，如果你实在还不能理解的话，去看tcp/ip详解吧。顺便解释一下上面的output内容：
The output of the kernel routing table is organized in the following columns
Destination
The destination network or destination host.
Gateway
The gateway address or '*' if none set.
Genmask
The netmask for the destination net'255.255.255.255' for a host destination and '0.0.0.0' for the default route.
Flags Possible flags include
U (route is up)
H (target is a host)
G (use gateway)
R (reinstate route for dynamic routing)
D (dynamically installed by daemon or redirect)
M (modified from routing daemon or redirect)
A (installed by addrconf)
C (cache entry)
! (reject route)
Metric The 'distance' to the target (usually counted in hops). It is not used by recent kernels, but may be needed by
routing daemons.
Ref Number of references to this route. (Not used in the Linux kernel.)
Use Count of lookups for the route. Depending on the use of -F and -C this will be either route cache misses (-F) or
hits (-C).
Iface Interface to which packets for this route will be sent.
MSS Default maximum segment size for TCP connections over this route.
Window Default window size for TCP connections over this route.
irtt Initial RTT (Round Trip Time). The kernel uses this to guess about the best TCP protocol parameters without wait-
ing on (possibly slow) answers.
HH (cached only)
The number of ARP entries and cached routes that refer to the hardware header cache for the cached route. This
will be -1 if a hardware address is not needed for the interface of the cached route (e.g. lo).
Arp (cached only)
Whether or not the hardware address for the cached route is up to date
同时在freebsd上使用netstat -nr打印路由表，也顺便提示一下。
现在问题在如何 *** 作路由表，因为ip的选路全靠它吃饭了，怎么为一个特定的网络或者主机选择一条特定的路由？如何删除路由？这些问题对于网络维护和系统管理也尤为重要：
还是以上面的路由表为例，建议使用前先man route查看方法，或许各个系统略有差异，下面是以debian为例，由于是测试，所以使用sudo，而不是root权限：
1、为某主机添加路由
$ sudo route add –host 192.168.10.58 dev eth1
//所有通向192.168.10.58的数据都是用eth1网卡
$ sudo route add –host 192.168.11.58 gw 192.168.10.1
//通向192.168.11.58的数据使用网关192.168.10.1
不经意间做了一个验证实验：由于eth1是没有启动的，所以添加这个路由后，192.168.10.58不可ping通
初始路由表
sudo route
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
192.168.100.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
192.168.10.0 * 255.255.254.0 U 0 0 0 eth0
default 192.168.10.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
----------------------------------------------------------------------------
可以ping通192.168.10.58
$ ping 192.168.10.58
PING 192.168.10.58 (192.168.10.58) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.10.58: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.188 ms
-----------------------------------------------------------------------------
添加192.168.10.58的路由
$ sudo route add -host 192.168.10.58 dev eth1
$ sudo route
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
192.168.10.58 * 255.255.255.255 UH 0 0 0 eth1
192.168.100.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
192.168.10.0 * 255.255.254.0 U 0 0 0 eth0
default 192.168.10.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
----------------------------------------------------------------------------
由于eth0无法使用了，所以发给eth1，就等于丢入黑洞之中
$ ping 192.168.10.58
PING 192.168.10.58 (192.168.10.58) 56(84) bytes of data.
--- 192.168.10.58 ping statistics ---
2 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 1010ms
----------------------------------------------------------------------------
指定给网关处理
$ sudo route add -host 192.168.10.58 gw 192.168.10.1
$ sudo route
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
192.168.10.58 192.168.10.1 255.255.255.255 UGH 0 0 0 eth0
192.168.10.58 * 255.255.255.255 UH 0 0 0 eth1
192.168.100.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
192.168.10.0 * 255.255.254.0 U 0 0 0 eth0
default 192.168.10.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
----------------------------------------------------------------------------
要经过网关了，验证了路由表的作用
$ ping 192.168.10.58
PING 192.168.10.58 (192.168.10.58) 56(84) bytes of data.
From 192.168.10.1: icmp_seq=1 Redirect Network(New nexthop: 192.168.10.58)
64 bytes from 192.168.10.58: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.02 ms
----------------------------------------------------------------------------
废话少说了，同理为某网路添加路由和删除路由如下所示：经过测试有效：
2、为某网络的添加路由
$ sudo route add –net 220.181.8.0/24 dev eth0
$ sudo route add –net 220.181.8.0/24 gw 192.168.10.1
3、添加默认网关
$ sudo route add default gw 192.168.10.1
4、删除路由，
$ sudo route del –host 192.168.168.110 dev eth0
可能你会遇到删除时候语法错误，请参看路由表的Flags,路由上面的第一条，G表示设定了网关，H表示 *** 作了主机，所以就用$ sudo route del -host 192.168.10.58 gw 192.168.10.1删除，更详细的请man。
使用route 命令添加的路由，机器重启或者网卡重启后路由就失效了，和iptables一样，需要永久添加的话，也是使用开机执行，所以可以用以下方法添加永久路由：
1.在/etc/rc.local里添加执行命令，进行开机执行，因为是root权限，所以不用sudo了：
route add –net 220.181.8.0/24 dev eth0
route add –net 220.181.9.0/24 gw 192.168.10.1
2.在/etc/sysconfig/network里添加到末尾
方法：GATEWAY=gw-ip 或者 GATEWAY=gw-dev
3./etc/sysconfig/static-router :
any net x.x.x.x/24 gw y.y.y.y
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