一、路由表（Routing Table）
1. 定义与作用
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路由表是网络层（第三层）的核心数据结构，用于存储路径选择信息，决定数据包从源到目的地的传输路径。
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核心功能：根据目的IP地址，选择最佳下一跳路由器或接口。
2. 路由表结构
路由表通常包含以下字段（以IPv4为例）：
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 目的网络地址 | 目标网络的IP地址（如192.168.1.0/24）。 |
| 子网掩码 | 用于确定目的网络的范围（如255.255.255.0）。 |
| 下一跳地址 | 数据包应转发到的下一个路由器的IP地址（直接交付时可为Direct）。 |
| 出接口 | 数据包发出的物理接口（如eth0）。 |
| 路由来源 | 路由生成方式（如Static静态路由、RIP、OSPF等动态路由）。 |
| 度量值（Cost） | 路径优先级指标（如跳数、带宽、延迟等），用于选择最优路径。 |
3. 路由表的生成方式
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| 静态路由 | 手动配置，适用于小型网络，无动态适应性。 |
| 动态路由 | 通过路由协议（如RIP、OSPF、BGP）自动学习并更新路由表，适应网络变化。 |
常见路由协议对比：
| 协议 | 类型 | 算法 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| RIP | 距离矢量 | Bellman-Ford | 小型网络，最大跳数15 |
| OSPF | 链路状态 | Dijkstra | 大型企业网，分层设计 |
| BGP | 路径矢量 | 路径属性选择 | 互联网AS自治系统间路由 |
二、转发表（Forwarding Table）
1. 定义与作用
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转发表（Forwarding Table）是路由表的优化版本，仅包含实际转发所需的精简信息，用于快速查找数据包的出口接口。
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核心功能：在数据平面（Data Plane）中高效转发数据包。
2. 转发表结构
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 目的网络地址 | 目标网络的IP地址（可能聚合后的地址）。 |
| 出接口 | 数据包发出的物理接口。 |
| 下一跳地址 | 直接转发目标（路由器或终端）。 |
| MAC地址 | 在局域网中，可能包含下一跳的MAC地址（如ARP表映射）。 |
3. 转发表的生成
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输入：路由表、ARP表（用于IP到MAC地址的映射）。
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生成过程：
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路由器根据路由表选择最佳路径，提取出接口和下一跳地址。
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通过ARP协议查询下一跳IP对应的MAC地址，填充到转发表。
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转发表通常存储在高速缓存（如TCAM）中，支持快速查找。
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三、路由表 vs 转发表（高频考点）
| 对比项 | 路由表 | 转发表 |
|---|---|---|
| 功能定位 | 控制平面（路由决策） | 数据平面（快速转发） |
| 存储位置 | 路由器内存（CPU处理） | 硬件缓存（如ASIC、TCAM） |
| 内容复杂度 | 包含完整路由信息（如度量值、来源） | 仅保留转发所需关键字段 |
| 更新频率 | 动态路由协议定期更新 | 随路由表变化实时更新 |
| 查找速度 | 较慢（软件处理） | 极快（硬件加速） |
四、路由与转发的工作流程
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接收数据包：路由器从接口接收数据包，提取目的IP地址。
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最长前缀匹配：在路由表中查找与目的IP最长匹配的网络地址（如
192.168.1.0/24比192.168.0.0/16更匹配192.168.1.5）。 -
选择下一跳：根据路由表确定下一跳IP地址和出接口。
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查询转发表：根据下一跳IP查找转发表，获取对应的出接口和MAC地址。
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转发数据包：修改数据包的目标MAC地址，通过出接口发送。
五、真题演练与解题思路
1. 简答题：路由表与转发表的区别（2022年真题）
问题：简述路由表与转发表的区别，并说明各自的作用。
答：
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路由表：
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作用：存储网络拓扑信息，通过路由协议生成，用于路径决策。
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特点：包含目的网络、下一跳、度量值等完整信息，位于控制平面。
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转发表：
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作用：基于路由表生成，用于快速转发数据包。
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特点：仅保留出接口和下一跳MAC地址，存储在硬件中，位于数据平面。
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2. 计算题：最长前缀匹配（2020年真题）
问题：给定路由表如下，目的IP为192.168.1.5，应选择哪条路由？
| 目的网络 | 子网掩码 | 下一跳 |
|---|---|---|
| 192.168.0.0 | 255.255.0.0 | 10.1.1.1 |
| 192.168.1.0 | 255.255.255.0 | 10.1.1.2 |
| 0.0.0.0 | 0.0.0.0 | 10.1.1.3 |
答：
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192.168.1.5与三条路由匹配：-
192.168.0.0/16（掩码255.255.0.0）：匹配前16位。 -
192.168.1.0/24（掩码255.255.255.0）：匹配前24位（更精确）。 -
默认路由
0.0.0.0/0：匹配所有地址。
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选择最长前缀匹配，即
192.168.1.0/24，下一跳为10.1.1.2。
六、易错点与复习建议
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混淆路由表与转发表：
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路由表用于决策路径，转发表用于执行转发。
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转发表是路由表的硬件优化版本。
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最长前缀匹配原则：
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若多个路由条目匹配目的IP，选择子网掩码最长（前缀最具体）的路由。
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默认路由的特殊性：
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默认路由的子网掩码为
0.0.0.0，匹配所有未明确指定的目的IP。
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动态路由协议细节：
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区分RIP（跳数限制）、OSPF（区域划分）、BGP（AS路径属性）的核心特点。
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