通信|通信三要素,路由,路由,还是XXX路由

Posted by 琉璃康康 on December 8, 2023

@七禾页话

学习永无止境,记录相伴相随!

—— 琉璃康康

最近做项目的时候,经常被路由的问题困扰,不是被路由困扰,而是被大家理解不到路由而困扰。

所以很多时候都是在无休止的跟人讲路由,感觉怎么来理解并梳理路由是一个问题。

技术上的东西真的是仁者见仁智者见智,每个人都有自己的一套学习方法和对其理解的逻辑,但是基本有大概几个层次:

  • 我不知道这个东西
  • 我知道这个东西,但是不会运用
  • 我知道这个东西,基本会使用
  • 我熟悉这个东西,可以讲给别人听
  • 我非常熟悉这个东西,规则是我定的

对于做通信运维或者Linux系统运维的并且大概有五年左右的工作经验的朋友来说,路由至少应该达到“我熟悉这个东西,可以讲给别人听”的程度。

比如有两个概念,在我跟一些同事聊天的过程中就感觉是混淆的,一个是静态路由,一个是默认路由。

是不是有人开始嘀咕了,这两有啥可混淆的,我心里也是这么想的,但是事实就是如此。

静态路由对标的是动态路由,针对的是路由发布定义的协议。

默认路由是在所有路由都无法匹配的时候而使用的路由条目,它是静态路由或者动态路由里的一条路由。

比如Linux下通过ip route匹配的default或者route -n匹配的0.0.0.0就是使用静态路由协议的默认路由条目。

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##左右滑动
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ ip route | grep default
default via 10.0.16.1 dev eth0 proto dhcp src 10.0.16.3 metric 100 
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ route -n |grep -E ^0.0.0.0
0.0.0.0         10.0.16.1       0.0.0.0         UG    100    0        0 eth0
ubuntu@VM-16-3-ubuntu:~$ 

所以默认路由的目的地址是0.0.0.0/0可以匹配所有IP的一个路由条目。

那么一条路由到底都包含什么东西呢?很简单的两个重要的点:目的地址和下一跳。只要把握好了这两个,路由就没有问题了。

  • 目的地址就是你要跟谁通信?谁就是目的地址,这个目的地址在网络传输中几乎是永远不变的(变,可能有NAT)。
  • 下一跳就是你要把这个包发给谁?这个谁就是下一跳,下一跳在网络传输中是实时变化的。

举个现实里的例子,你网上买了一个东西,商家要给你发货,那么对商家来说,你就是目的地址,那么商家把包裹封装好了之后要扔给谁呢?快递接收点就是商家的下一跳,而快递小哥就是那条负责把包裹扔到接收点儿的路由;然后快递小哥把包裹扔到了快递接收点后,接收点有通过卡车运到集散地,集散地就是快递接收点儿的下一跳,卡车就是路由,以此类推,一直到将包裹交到你这个目的地址的手上。

继续对应到网络,我们来梳理一个下图中从H1到H2通信中各个地点的路由,梳理路由,我的建议是模拟发包: @七禾页话

首先H1肯定要知道H2的地址也就是4.4.4.2,在封装IP层的时候不用考虑掩码,只需要知道你要给谁发包的IP地址即可,如果非得纠结掩码,可以使用32,那么来看分装包的三层是什么样的:

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源地址:1.1.1.1,目的地址:4.4.4.2 
就这么简单的模拟即可

然后H1开始要把这个数据包从自己身上发出去到路由器R1也就是H1最近的邮局,网络中我们叫做网关(gateway),那么此时H1一定是要检查的是自己的路由表,比如路由表如下:

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##左右滑动
default via 5.5.5.2 dev eth0

那么问题来了:H1是否可以将包发出去呢?最终包是否可以到达H2呢?这是两个完全不一样的问题。

  • H1是否可以将包发出去呢?答案是可以。
  • 最终包是否可以到达H2呢?答案是不可以。

H1可以通过路由表将数据包发给路由器R3,但是R3之后没有到H2的路由了,所以包最终到不了H2。

怎么解决?修改H1的路由表,使其可以将到H2 4.4.4.2的包发给正确的路由器:

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##左右滑动
default via 5.5.5.2 dev eth0
4.4.4.2/32 via 1.1.1.2 dev eth1

或者

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##左右滑动
default via 5.5.5.2 dev eth0
4.4.4.0/30 via 1.1.1.2 dev eth1

或者

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##左右滑动
default via 1.1.1.2 dev eth0

有什么不同?

  • 方案一是唯一匹配4.4.4.2这个主机地址的明细路由;
  • 方案二是通过匹配4.4.4.0/30这个网段的明细路由来选择的;
  • 方案三是修改了默认路由,使用默认路由出去的。

此时如果H1想与R2中的4.4.4.1通信的话,那么方案一中的明细路由就失效了,就无法抵达4.4.4.1;方案二中依然可以使用4.4.4.0/30这条路由去到正确的路线;方案三通过默认路由也可以去到正确的路线。

这就是最简单的一个通过模拟发包来判定路由的例子,在路由的问题上,一定要明确目的地址,然后确定是否指定了正确的下一跳,下一跳就是直连网关的IP地址:一定是直连的那个跟你的接口地址在一个网段的IP。

正所谓好记性不如烂笔头,可以将各个路由节点从头到尾整理一个表,然后一个一个查看参与到路由中的节点是否有正确的路由: @七禾页话

如何查看路由是否正确?

  • Linux上直接用ip route get <dst oip>
  • 路由器上根据不同厂家大概会有show route <dst ip>show ip route <dst ip>等等。

原则就是:不要管掩码,也不要纠结路由具体是怎么配置、学习到的。查看的目的只有一个:针对目的地址是否有正确的下一跳,有继续看一下,没有就死磕到有,然后继续看下一个,一直看到目的地。

再比如Kubernetes中,POD对外发起的Egress消息需要做SNAT,路由梳理就要如下图,要有SNAT和DNAT的体现,从而非常明确端到端的数据走向和路由需求: @七禾页话

至于路由中到底要用什么路由协议,无所谓!静态还是动态,BGP还是OSPF,这个就是看方案选择了,Linux里的路由目前基本都是静态,中间路由器动态最好,因为可以动态发布学习路由,方便维护管理。

敲黑板,划重点,通信或者更大点儿说网络通信的三要素,一定要牢记,那就是路由、路由、还是XXX的路由!

得路由者得天下呀!

以上,有想法欢迎留言来聊!


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