1.網關的解釋：

提到網關,，我們就不得不提路由器的工作原理（詳細介紹請往下看）,，我們先看看網關。

先在某度檢索,，得到大概這樣的描述：網關（Gateway）是一個網絡連接到另一個網絡的“出口”,。可知：1.它是一道門,；2.與我們的數(shù)據傳輸有關,。3.與廣域網、局域網通訊有關

Gateway有2層含義,，在硬件層面上,，也就是你的出口路由器。例如你家里路由模式下的光貓,，家里的路由模式的主路由器等,。如果家里的路由器開的是AP模式，那就不是網關了,。

Gateway在軟件層面,，有個別稱，叫“下一跳”,。你可能會經常聽到默認網關,，靜態(tài)路由等詞，都和網關有關系,，主要是告訴你下一站的地址,。

因為硬件層面的Gateway比較好解釋，這一期,，我們主要解釋一下軟件層面的“網關”,。

既然是一道“門”，那么,，誰在指揮“門”的發(fā)揮關卡的作用呢,？自然是理由器！它是一個指揮,、數(shù)據處理中樞與樞紐,。

路由器分硬路由與軟路由（軟路由之所以能夠屏蔽廣告，也與其“關卡”的作用有關,；所謂的硬路由就是我們直接從網上購買到的路由器,，主要實現(xiàn)路由功能。而軟路由則是在普通電腦上安裝openwrt,、愛快,、Centos，routerOS等路由器系統(tǒng),，實現(xiàn)路由功能的設備,，主要是為了實現(xiàn)廣告過濾,，搭建網絡隧道等功能。我們以后會在centos系統(tǒng)中實現(xiàn)部分功能,。）,，我們來看看果子關于路由器介紹的節(jié)選：

2.路由器的結構與分類：

路由器的本質就是一臺電腦，通常插著兩張網卡,，其中一張網卡連接廣域網WAN,，另外一張網卡連接局域網LAN。

WAN的IP地址由上級網絡分配,，LAN的IP地址可自行設置,。

家用路由器默認Lan口IP地址（一般是192.168.1.1/24），在包裝說明書,、路由器背面的銘牌中有寫明,，也是路由器的默認管理地址。

路由器的本質,，另外家用路由器是路由交換一體機

更高級的路由器可以有多個WAN口,，甚至可以添加虛擬網卡，可以實現(xiàn)“單線多播”負載均衡疊加網速等更高級的功能,。

3.路由器的功能1：尋址與轉發(fā)

我們之前講過交換機,，交換機是一個數(shù)據轉發(fā)設備，在OSI模型中的第二層,數(shù)據鏈路層工作,，通過MAC地址和交換機端口號的對應關系來轉發(fā)數(shù)據包,，忘記的小伙伴可以看果子的第1期視頻。而我們今天要講路由器在OSI模型中的第3層“網絡層”工作,，是一個三層轉發(fā)設備,。

我們所說的多少層，不是說設備只在這一層工作,，而是最少能到達到這一層,。

路由器在OSI模型中的工作層級

3.1.路由規(guī)則

路由器最主要的作用就是實現(xiàn)跨網段的數(shù)據傳輸與轉發(fā)。

就像交通路標一樣,，指引著車輛和行人的行動,，這種指引行為就叫路由，路由器通過路由表來記錄轉發(fā)規(guī)則,。我們先來看看路由表長什么樣,。因為普通路由器無法查看路由表，所以果子在centos7系統(tǒng)上進行演示,。

路由器主要是為了實現(xiàn)跨子網的傳輸

我們在centos系統(tǒng)中輸入route -n命令,，就可以查詢路由表，查詢到的路由表有8列，其中第1列Destination為目的地址,，第2列Gateway為網關地址，也叫“下一跳”,，第3列Genmask為網關掩碼,，第8列Iface為網卡接口。

查詢路由表的方法,，路由表

我們將第1列與第3列合并起來,，會驚奇地 發(fā)現(xiàn)，第一列不就是網絡地址嗎,？忘記的同學可以翻看第2期視頻,。Flag帶有G的規(guī)則代表網關規(guī)則，若數(shù)據包的目的IP地址與路由表中目的地址匹配,，路由器會將數(shù)據包轉發(fā)到Gateway中的網關地址,。如果flag不帶G，說明本條規(guī)則不是網關規(guī)則,，目標地址肯定就在本地鏈路,，通過同一個交換機相連。

如何看路由表

舉個例子,，如果想發(fā)送數(shù)據給某度的服務器39.156.69.79,，匹配到的目的地址是0.0.0.0/0，那么這個數(shù)據包就會被轉發(fā)給網卡eth0,，走默認網關192.168.0.1,。

局域網內發(fā)送消息給百度

如果數(shù)據包的目的地是果子的辦公室的主機，IP地址為192.168.2.12,，那么會同時符合兩個目的網段,，0.0.0.0/0和192.168.2.0/24，但是路由器會優(yōu)先匹配更精確的規(guī)則,，所以數(shù)據包通過tun0網卡轉發(fā)給網關192.168.10.12,。

數(shù)據包發(fā)送到辦公室

3.2網絡數(shù)據包的長距離傳輸：

網絡數(shù)據包長距離傳輸?shù)倪^程中，會經過一個個的路由器,，我們拿局域網內一臺主機和百度的通訊舉個例子,，假設局域網內一臺主機192.168.0.4/24要訪問公網上的百度主機39.156.69.79。主機查詢自己的路由表,，把數(shù)據包發(fā)送給誰呢,？

主機查詢自己的路由表，把數(shù)據包發(fā)送給默認網關192.168.0.1（路由器LAN端IP地址）,。路由器收到數(shù)據包后,，繼續(xù)發(fā)送給更上級的默認網關（運營商的路由器），經過多個路由的傳遞,，最終百度主機就會收到信息了,。

我們在centos系統(tǒng)中,，可以使用traceroute -n baidu.com的命令查看中途經過了哪些路由器。我們很清晰地看到,，第一個經歷的路由器就是我們自己的路由器192.168.0.1,，第二個路由器是運營商的路由器，27.19.176.1,，中間的路由器都是城市路由的節(jié)點,。

到百度主機經歷的路由器

3.3.路由規(guī)則的獲得

路由器如何獲得路由規(guī)則？

路由器想要實現(xiàn)路由功能,，首先路由器本身得知道數(shù)據應該向哪里傳,。

路由器得知這些信息的方式大致有3種，第一種方式是直連路由,；第二種是通過手動添加路由規(guī)則,，也就是靜態(tài)路由。第三種是通過動態(tài)路由協(xié)議獲得的路由,，一般在城市或大型企業(yè)網絡運用比較多,，家庭網絡甚至小型企業(yè)根本用不上，我們主要了解一下前兩種方法,。

第一種方式是直連路由,。

當主機正確配置好一個IP地址后，會自動生成一條目的地址為該子網的路由,。例如樹莓派的網卡eth0通過dhcp獲得192.168.0.4/24的ip地址,，那么會自動產生一條目的地址為網段192.168.0.0/24的路由。如果我在網卡tun0上手動設置IP地址為192.168.10.4/24,，也會增加192.168.10.0/24的路由,。

第二種方式是手動添加靜態(tài)路由。

例如果子添加目的地址為果子辦公室的子網192.168.2.0/24,，網關地址為192.168.10.12,，因為樹莓派本機根本不知道192.168.2.0/24的子網在哪里，所以必須手動設置,。再例如,，在mac系統(tǒng)中，手動配置IP地址時,，填寫的網關或路由,，會生成路由表中的默認路由。

4.路由器的功能2:DHCP服務器功能

路由器的第二個功能為DHCP服務器,。

DHCP,，也叫動態(tài)主機配置協(xié)議。

路由器有自帶的DHCP服務器，為接入的設備自動分配IP地址,，在路由器上開啟DHCP功能,，便能使用設備自動分配IP地址功能。

通過DHCP服務器,，可將配置好的IP地址池,，子網掩碼，網關信息,，DNS信息下發(fā)給下聯(lián)的網絡設備。

需要注意的是,，即便路由器的DHCP功能是開啟的,，主機仍然可以強制手動設置IP地址，子網掩碼等,，只要這些和路由器管理地址處于同一個網段,，IP地址不沖突，仍然可以正常和路由器通訊以及上網,。

特別值得注意的是,，同一個LAN中，最多只能有一個DHCP服務器處于開啟狀態(tài),，否則可能會導致下聯(lián)的設備不能正確的獲取網絡配置,，從而導致無法上網。

路由器的DHCP功能

5.路由器的功能3:源地址轉換NAT

路由器第三個重要功能,，就是利用NAT技術為本地局域網做源IP地址轉換SNAT,。

NAT，也叫IP偽裝技術,。局域網主機ip地址是一個私有地址,，別人家也可能有相同的地址。假設發(fā)送到公網的地址是局域網主機ip地址,，百度主機要返回數(shù)據包時,，不知會傳到哪。

所以,，數(shù)據包在出路由器之前,，路由器會將該數(shù)據包的源IP地址偽裝成路由器WAN口的公網IP地址，當百度主機想返回數(shù)據包時,，目的地址便是我們的公網IP地址了,。路由器收到傳回來的數(shù)據包后，會自動做目的地址轉換DNAT,，將目的地址從公網IP轉換為剛才發(fā)送消息主機IP地址,，內部主機順利接收信息，路由器內部所有的設備也都通過這種方式上網。

局域網能訪問公網的原理

路由器工作原理詳細介紹

《路由器如何工作,？作用是什么,？最硬核科普！學會后可網工級組網》

圖文編輯： 旋律果子 貓小爪

旋律果子： 網絡Geek/Linux開發(fā)者/中國科學院大學在讀博士/科技數(shù)碼博主/國家水利水電二級建造師/優(yōu)質科技領域創(chuàng)作者