寫在前面：本人是一名計算機系大二的學生，會不定時的將我的學習筆記分享給大家！如果需要更多的學習資源可以通過我的GitHub自行下載！
靜態路由下一跳和出接口的區別，你真的理解了嗎？
1、概述
- 當我們在配置靜態路由時，在使用串型鏈路中，是一種點到點的鏈路
對於大多數很來說，很多人都知道靜態路由配置下一跳比出接口更好，但卻很少人能夠說清爲什麼，接下來讓我們一起來解開這個疑惑！
-
在配置靜態路由時，下一跳可以使用下一路由器的IP地址，也可以使用本路由器的出站接口。在點對點的網絡中，兩者可能沒有什麼差別，但在以太網中，兩者有很大差別。
-
在以太網中，兩個相鄰知道接口之間的通信是依靠MAC地址。相鄰接口通信時，需要知道對方的MAC地址，根據MAC地址將通信數據轉換成數據幀後交付給網絡，進而發送到到對方。而對方MAC地址的獲得，是通過第二層數據幀廣播，由ARP協議完成的。
當靜態路由中使用出站接口做爲下一跳時，路由器會認爲目標網絡和接口處在“直連網絡”中。
2、實驗演示
實驗拓撲
實驗要求
- 配置基本的地址信息
- 使用靜態路由讓pc1和pc3互通
使用下一跳
基本配置
【r1】
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 100.0.0.1 255.255.255.0
int g0/0/1
ip add 10.0.0.254 24
#
ip route-static 20.0.0.0 255.255.255.0 100.0.0.2
#
---------
【r2】
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 100.0.0.1 255.255.255.0
int g0/0/1
ip add 20.0.0.254 24
#
ip route-static 10.0.0.0 255.255.255.0 100.0.0.1
#
查看路由表
[r1]dis ip routing-table protocol static
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : Static
Destinations : 1 Routes : 1 Configured Routes : 1
Static routing table status : <Active>
Destinations : 1 Routes : 1
Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface
20.0.0.0/24 Static 60 0 RD 100.0.0.2 GigabitEthernet
0/0/0
Static routing table status : <Inactive>
Destinations : 0 Routes : 0
[r2]dis ip routing-table protocol static
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : Static
Destinations : 1 Routes : 1 Configured Routes : 1
Static routing table status : <Active>
Destinations : 1 Routes : 1
Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface
10.0.0.0/24 Static 60 0 RD 100.0.0.1 GigabitEthernet
0/0/0
Static routing table status : <Inactive>
Destinations : 0 Routes : 0
可以看到，下一跳都是正確的。
查看arp地址表
[r1]dis arp br //可以看到還沒有pc4的地址表
IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VLAN/CEVLAN
------------------------------------------------------------------------------
100.0.0.1 00e0-fc04-77b5 I - GE0/0/0
100.0.0.2 00e0-fc30-63e8 16 D-0 GE0/0/0
10.0.0.1 5489-98c4-3156 16 D-0 GE0/0/1
------------------------------------------------------------------------------
Total:4 Dynamic:2 Static:0 Interface:2
測試ping通，並抓包
pc3去pingpc1
- 可以看到，在ICMP發送報文請求之前會先請求ARP，獲取對方的mac地址
<r2>dis arp
IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VPN-INSTANCE
VLAN/CEVLAN PVC
------------------------------------------------------------------------------
100.0.0.2 00e0-fc30-63e8 I - GE0/0/0
100.0.0.1 00e0-fc04-77b5 5 D-0 GE0/0/0
20.0.0.254 00e0-fc30-63e9 I - GE0/0/1
20.0.0.1 5489-9842-6023 18 D-0 GE0/0/1
20.0.0.2 5489-983b-61d6 4 D-0 GE0/0/1
------------------------------------------------------------------------------
Total:5 Dynamic:3 Static:0 Interface:2
使用出接口
配置
【r1】
#
ip route-s 20.0.0.0 255.255.255.0 g0/0/0
#
-----------
【r2】
#
ip route-s 10.0.0.0 255.255.255.0 g0/0/0
#
查看路由表
- 使用出接口時，pc1會以爲pc3是
直連網絡，直接請求對方的mac地址。 - 在以太網中，直連網絡中主機間的通信是通過ARP協議廣播來獲取到要交付的目標主機的MAC地址的。也就是說，當R1左側網絡中的PC1要和R2右側網絡的PC1和PC3通信時，數據傳遞到R1時，R1看到目標網絡是自己的直連網絡（由於靜態路由中指定下一跳爲自身接口所致），於是R1就要在g0/0/0所處網絡發出ARP請求廣播，來尋找20.0.0.1對應的MAC地址。
測試pc1和pc3的連通性，並抓包
- pc3ping不通pc1，並且可以看到r2請求的是r1出接口的地址
問題
- 使用出接口時，路由器會認爲所在網段是同一網段，求求不到目標地址的Mac地址
解決方法
1、 使用下一跳
2、開啓代理ARP
-
【r1】 # int g0/0/0 arp-proxy enable # -
<r1>dis arp IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VPN-INSTANCE VLAN/CEVLAN PVC ------------------------------------------------------------------------------ 100.0.0.1 00e0-fc04-77b5 I - GE0/0/0 100.0.0.2 00e0-fc30-63e8 20 D-0 GE0/0/0 20.0.0.2 00e0-fc30-63e8 20 D-0 GE0/0/0 10.0.0.254 00e0-fc04-77b6 I - GE0/0/1 ------------------------------------------------------------------------------ Total:4 Dynamic:2 Static:0 Interface:2 <r2>dis arp IP ADDRESS MAC ADDRESS EXPIRE(M) TYPE INTERFACE VPN-INSTANCE VLAN/CEVLAN PVC ------------------------------------------------------------------------------ 100.0.0.2 00e0-fc30-63e8 I - GE0/0/0 100.0.0.1 00e0-fc04-77b5 3 D-0 GE0/0/0 20.0.0.254 00e0-fc30-63e9 I - GE0/0/1 20.0.0.1 5489-9842-6023 17 D-0 GE0/0/1 20.0.0.2 5489-983b-61d6 3 D-0 GE0/0/1 ------------------------------------------------------------------------------ Total:5 Dynamic:3 Static:0 Interface:2 -
開啓代理arp後，r1將會替pc1答應此arp請求，r1中將產生arp緩存
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從上述實驗中我們知道，當R1中使用g0/0/0接口做爲到達目標網絡20.0.0.1\24的下一跳時，R1左側網絡中的PC，如果要和R2右側的20.0.0.0/24網絡中的所有PC通信，那麼在R1上均會產生ARP緩存記錄。可以想象：當雙方通信的PC很多時，R1中勢必會產生大量的ARP緩存，從而可能會導致R1的內存被耗盡。
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如果R1中到20.0.0.0/24網絡的靜態路由設置爲 ip route 20.0.0.0 255.255.255.0 100.0.0.2，這樣的話，R1中到20.0.0.0/24網絡的數據包，都只會交付給100.0.0.2。R1通過ARP協議來獲取100.0.0.2對應的MAC地址，然後將數據包以第二層數據幀方式交付出去。也就是說，R1上只會保留一條ARP緩存信息，即：100.0.0.2 R2的F0/1的MAC。這樣可以避免R1中產生大量ARP緩存而導致內存耗盡!
總結
在配置靜態路由時，既可指定發送接口，也可指定下一跳地址，到底採用哪種方法，需要根據實際情況而定：對於支持網絡地址到鏈路層地址解析的接口（直接連到主機）或點到點接口（ppp)，指定發送接口即可；對於nbma接口，如以太網接口、VLAN接口、封裝x.25或幀中繼的接口、撥號口等，支持點到多點，這時除了配置ip路由外，還需在鏈路層建立二次路由，即ip地址到鏈路層地址的映射（如dialer map ip、x.25 map ip或frame-relay map ip等），這種情況配置靜態路由不能指定發送接口，應配置下一跳ip地址。
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如果在點到點網絡環境下，無論是指定下一跳地址還是出接口，其效果都是一樣的。但是在廣播網絡環境下，指定下一跳地址和指定出接口將會達到不同的效果。如果指定爲出接口的話，那麼不管數據包的目標地址是否有效，每次當數據包到達時都會觸發一個ARP請求和相應，又因爲ARP代理功能在IOS環境下默認是打開的，這就意味着路由器需要配備大量的ARP高速緩存。而如果是指定爲下一跳地址的話，僅當第一個去往目標網絡的數據包到達時，纔會觸發ARP請求。
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所以爲了便於路由的查找和減少ARP緩存條目過多的辦法就是同時指定出接口和下一跳地址。這樣做的話，路由條目在路由表中表現爲非直連網絡，其管理距離值爲1。
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本文作者：肉肉
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