最长前缀匹配

最长前缀匹配简述

最长前缀匹配机制（Longest Prefix Match Algorithm）是目前行业内几乎所有的路由器都缺省采用的一种路由查询机制。

当路由器收到一个IP数据包时，它会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表进行逐位（Bit-By-Bit）对比，直到找到匹配度最长的条目，这就是最长前缀匹配机制。

最长前缀匹配图

路由器AR1的路由表除了直连路由10.1.1.1/24、10.2.2.2/24、10.3.3.3/24外，还有三条路由172.16.1.0/24、172.16.2.0/24、172.16.0.0/24。

在这里插入图片描述
分别关联不同的出接口和下一跳地址，那么当R1收到一个到达172.16.2.1的数据包时，它将把数据包转发给哪台路由器？

大致上，R4将报文的目的IP地址172.16.2.1和路由条目1的目的网络掩码255.255.255.0进行逻辑与运算，与路由条目2、3都进行运算。

路由条目的编号

在这里插入图片描述

逻辑与运算规则

“&&” "·"表示与 (逻辑与)是逻辑运算符，
逻辑与”相当于生活中说的“并且”，就是两个条件都同时成立的情况下“逻辑与”的运算结果才为“真”
二进制与运算规则:1&1=1 1&0=0 0&0=0

路由条目（一）与其子网掩码进行逻辑与运算

172.16.1.0与掩码255.255.255.0进行逻辑与运算

172	16	1	0
10101100	00010000	00000001	00000000
255	255	255	0
11111111	11111111	11111111	00000000
逻辑与结果	-----	-------	-----
10101100	00010000	00000001	00000000

逻辑与运算结果

逻辑运算结果为172.16.1.0，二进制如下：

10101100	00010000	00000001	00000000

数据包目的IP：172.16.2.1

10101100	00010000	00000010	00000001

路由条目与数据包IP对比

j将报文目的IP地址172.16.2.1/24与路由条目的网络掩码255.255.255.0进行“逻辑与”运算。
在这里插入图片描述
将运算结果与路由条目1的目的网络地址的前24bit进行对比，如上图所示，结果发现有两个比特位不相同，因此判断出这个目的IP与路由条目1不匹配，R1将不使用这条路由转发到达172.16.2.1的数据包。

目的IP地址与路由条目1不匹配，会继续与路由条目2、路由条目3匹配，进行逻辑与方式进行。

目的IP地址与路由条目2逻辑与运算

目的IP：172.16.2.1/24

路由条目2：172.16.2.0/24

将IP地址172.16.2.1与路由条目2的目的网络掩码255.255.255.0进行“逻辑与”运算，将运算结果与路由条目2的目的网络地址的前24比特对比，发现每一个比特位都相同，因此该目的IP匹配这条路由，而且匹配结果是172.16.2.0/24，也就是说匹配长度是24。

与路由条目2逻辑与运算完成，不管结果是不是需要的匹配原则都会继续匹配路由条目三、四… …

它会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表进行逐位（Bit-By-Bit）对比

目的IP地址与路由条目3逻辑与运算

目的IP地址：172.16.2.1/24

路由条目3：172.16.0.0/16

将目的IP地址172.16.0.0/16与路由条目3的目的网络255.255.0.0进行“逻辑与”运算，其运算结果是与路由条目3的前16bit进行对比，发现每一个比特位都是相同的，因此该目的IP匹配此路由，匹配结果是172.16.0.0/16，匹配长度16.

但是根据最长匹配原则，路由条目2匹配度更长，因此R1将采用路由条目2来转发到达172.16.2.1的数据包。

最长匹配实现负载分担

最长匹配前缀除了可以实现路由选路，还可以实现数据传输路径的冗余和负载分担，
在这里插入图片描述
在上图中，AR1与AR2是两台企业边界路由器，在该企业中存在192.168.0.0~192.168.3.0网段。现在B与AR1、AR2建立了连接，运行了RIP，企业对1、2路由器有完全操控全，对B不具备操作权限，只能将信息通过给B。
企业要求，通过1、2路由器上进行相应配置，使得B到达上述4个网段的数据包转发给路由器1，当1发生故障，B将数据包平滑的切换至R2。