Windows中的路由表和默认网关

每一个Windows系统中都具有IP路由表，它存储了本地计算机可以到达的网络目的地址范围和如何到达的路由信息。路由表是TCP/IP通信的基础，本地计算机上的任何TCP/IP通信都受到路由表的控制。

理解路由表

你可以运行route print 或netstat -r 显示本地计算机上的路由表，如下图所示：

C:\Documents and Settings\administrator>route print

=========================================================== ================

Interface List

0x1 ........................... MS TCP Loopback interface

0x10003 ...00 50 8d 4f 5f c5 ...... Realtek RTL8139/810x Family Fast Ethernet NIC

=========================================================== ================

=========================================================== ================

Active Routes: Network Destination Netmask Gateway Interface Metric

1 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 192.168.1.6 30

2 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

3 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.6 192.168.1.6 30

4 192.168.1.240 255.255.255.240 192.168.1.8 192.168.1.6 20

5 192.168.1.240 255.255.255.240 192.168.1.7 192.168.1.

6 15

6 192.168.1.6 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 30

7 192.168.1.255 255.255.255.255 192.168.1.6 192.168.1.6 30

8 224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.1.6 192.168.1.6 30

9 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.1.6 192.168.1.6 1

Default Gateway: 192.168.1.1

=========================================================== ================

Persistent Routes:

None

路由表中的每一个路由项具有五个属性，在此我将它们分为四个部分：

1、网络地址（Network Destination）、网络掩码（Netmask）：网络地址和网络掩码相与的结果用于定义本地计算机可以到达的网络目的地址范围。通常情况下，网络目的地址范围包含以下四种：

主机地址；某个特定主机的网络地址，网络掩码为255.255.255.255，如上表中的6、7、9；子网地址，某个特定子网的网络地址，如上表中的4、5；

网络地址；某个特定网络的网络地址，如上表中的2、3、8；

默认路由；所有未在路由表中指定的网络地址，如上表中的1，在后文将详细描述；

在添加路由时，Windows要求输入的网络地址和网络掩码相与后的结果必须等于网络地址，否则路由添加会失败。

2、网关（Gateway，又称为下一跳服务器）：在发送IP数据包时，网关定义了针对特定的网络目的地址，数据包发送到的下一跳服务器。如果是本地计算机直接连接到的网络，网关通常是本地计算机对应的网络接口，但是此时接口必须和网关一致；如果是远程网络或默认路由，网关通常是本地计算机所连接到的网络上的某个服务器或路由器。

3、接口（Interface）：接口定义了针对特定的网络目的地址，本地计算机用于发送数据包的网络接口。网关必须位于和接口相同的子网，否则造成在使用此路由项时需调用其他路由项，从而可能会导致路由死锁。

4、跃点数（Metric）：跃点数用于指出路由的成本，通常情况下代表到达目标地址所需要经过的跃点数量，一个跃点代表经过一个路由器。跃点数越低，代表路由成本越低；跃点数越高，代表路由成本越高。当具有多条到达相同目的网络的路由项时，TCP/IP会选择具有更低跃点数的路由项。

路由确定过程

当TCP/IP需要向某个IP地址发起通信时，它会对路由表进行评估，以确定如何发送数据包。评估过程如下：

TCP/IP使用需要通信的目的IP地址和路由表中每一个路由项的网络掩码进行相与计算，如果相与后的结果匹配对应路由项的网络地址，则记录下此路由项；

当计算完路由表中所有的路由项后，TCP/IP选择记录下的路由项中的最长匹配路由（网络掩码中具有最多“1”位的路由项）来和此目的IP地址进行通信。如果存在多个最长匹配路由，那么选择具有最低跃点数的路由项；如果存在多个具有最低跃点数的最长匹配路由，那么：

如果是发送响应数据包，并且数据包的源IP地址是某个最长匹配路由的接口的IP地址，那么选择此最长匹配路由；

其他情况下均根据最长匹配路由所对应的网络接口在网络连接的高级设置中的绑定优先级来决定，如下图所示：

网关和接口确定过程

在确定使用的路由项后，网关和接口通过以下方式确定：

如果路由项中的网关地址为空或者为本地计算机上的某个网络接口，那么在发送数据包时：通过路由项中对应的网络接口发送；

源IP地址为此网络接口的IP地址；

源MAC地址为此网络接口的MAC地址；

目的IP地址为接收此数据包的目的主机的IP地址；

目的MAC地址为接收此数据包的目的主机的MAC地址；

如果路由项中的网关地址并不属于本地计算机上的任何网络接口，那么在发送数据包时：通过路由项中对应的网络接口发送；

源IP地址为路由项中对应网络接口的IP地址；

源MAC地址路由项中对应网络接口的MAC地址；

目的IP地址为接收此数据包的目的主机的IP地址；

目的MAC地址为网关的MAC地址；

在此我以上面的路由表为基础，举例进行说明：

和单播IP地址192.168.1.8 的通信：在进行相与计算时，1、3 项匹配，但是3项为最长匹配路由，因此选择3项。3项的网关地址为本地计算机的网络接口192.168.1.6，因此发送数据包时，目的IP地址为192.168.1.8、目的MAC地址为192.168.1.8的MAC地址（通过ARP 解析获得）。

和单播IP地址192.168.1.6 的通信：在进行相与计算时，1、3、6 项匹配，但是6项为最长匹配路由，因此选择6项。6项的网关地址为本地环回地址127.0.0.1，因此直接将数据包发送至本地环回地址。

和单播IP地址192.168.1.245 的通信：在进行相与计算时，1、3、4、5 项匹配，但是4、5项均为最长匹配路由，所以此时根据跃点数进行选择，5 项具有更低的跃点数，因此选择5项；在发送数据包时，目的IP地址为192.168.1.254、目的MAC地址为192.168.1.7的MAC 地址（通过ARP解析获得）。

和单播IP地址10.1.1.1 的通信：在进行相与计算时，只有1 项匹配；在发送数据包时，目的IP地址为10.1.1.1、目的MAC地址为192.168.1.1的MAC地址（通过ARP解析获得）。和子网广播地址192.168.1.255 的通信：在进行相与计算时，1、3、4、5、7 项匹配，但是7项为最长匹配路由，因此选择7项。7项的网关地址为本地计算机的网络接口，因此在发送数据包时，目的IP地址为192.168.1.255，目的MAC地址为以太网广播地址FF:FF:FF:FF:FF:FF。

默认路由与默认网关

由于在路由表中存储针对每个主机或子网的路由项不可行，因此提出了默认路由的概念，默认路由中的网关称为默认网关。默认路由的网络地址为0.0.0.0，网络掩码为0.0.0.0，它匹配任何网络通信，因此当到达特定主机或特定子网的路由并未在路由表中指定时，均可以通过默认路由来进行转发。如果没有设置默认路由，那么无法到达未在路由表中指定路由项的网络目的地址。

设置默认路由后，把数据包的路由责任移交到了路由器，优点是简化了本地计算机上的路由

表和配置，缺点则是计算机无法明确目的地址是否可达，从而可能发送针对不可到达地址的流量。虽然位于路由路径上的路由器知道目的地址不可达时会使用ICMP目的地址不可达信息来通知原始发送主机，但是这个过程中，已经占用了额外的网络流量。

在Windows系统中，创建默认路由可以通过以下两种方式实现：

在网络接口的TCP/IP选项中设置默认网关，从而创建默认路由；

使用route add 命令添加网络地址为0.0.0.0、网络掩码为0.0.0.0的默认路由；

推荐大家总是使用前一种方式。

配置多个默认网关

你可以在单个网络接口、多个网络接口上同时配置多个默认网关，但是TCP/IP同时只会使用一个默认网关（默认路由），这个当前使用的默认网关称为活动默认网关（活动默认路由）。当不同网络接口所连接的网络之间没有连接性时（如一个网络接口连接到Internet，而一个网络接口连接到内部网络），在多个网络接口上同时配置默认网关可能会带来连接性问题（具体的问题我将在后文描述），因此微软不推荐大家在多个网络接口上同时配置默认网关，并且当你进行这种配置时会进行警告，不过不会阻止你的操作。

当在配置多个默认网关时，将根据以下条件来选择活动默认网关：

当路由表中具有多个默认网关时，TCP/IP根据跃点数来进行选择，跃点数最低的默认网关具有最高的优先级；

如果路由表中具有多个具有最低跃点数的默认网关，那么TCP/IP根据默认网关对应的网络接口在网络连接的高级设置中的绑定优先级来决定，如下图所示：

死网关检测

TCP/IP会通过死网关检测算法来检测当前活动的默认网关是否存活，如果活动默认网关发生故障，则TCP/IP会及时调整路由表，选择使用下一个默认网关，选择方式与原方式一致，只是排除了发生故障的原活动默认网关。

死网关检测算法的完整描述如下：

当TCP/IP在通过活动默认网关向某个目标IP地址进行TCP通信时，如果失败的尝试次数达到TcpMaxDataRetransmissions注册表值（默认为5）的一半（即3次）还没有收到响应，TCP/IP将到达该目标IP地址的通信改为使用列表中的下一默认网关。当超过25%的TCP 连接转向下一默认网关时，TCP/IP将活动默认网关修改为这些连接当前使用的默认网关。

如果此时原始默认网关从故障中回复，TCP/IP将继续使用当前的活动默认网关，而不会转移到原始默认网关，除非重启计算机。如果当前的活动默认网关也出现故障，那么TCP/IP 就会继续尝试使用列表中的下一个默认网关，在尝试完整个列表后将返回到列表的开始，又从第一个默认网关开始进行尝试。

死网关检测仅监视TCP流量，如果其他类型的流量连接失败，不会切换默认网关。另外TCP 是端到端的协议，因此即使当前默认网关完全正常，本地计算机的TCP通信失败也可能会

导致切换默认网关。

当不同网络接口所连接的网络之间没有连接性时（如一个网络接口连接到Internet，而一个网络接口连接到内部网络），如果在多个网络接口上同时配置默认网关，在活动默认网关出现故障导致切换默认网关时，就可能会引起连接性故障。比如活动默认网关为Internet连接，当它出现问题时，此时默认网关切换为内部连接，此时，本地计算机将无法再访问位于Internet连接上的主机。对于这种情况，微软建议使用route add 来添加对应目的网络的匹配路由，而不是设置多个默认网关。

章

windows TCP/IP 的默认网关行为

TCP/IP主机可以使用以下方法到达远程目标地：

?存储针对每个远程目的地的特定于主机的路由。这显然不实用或不可行，因为路由器表可能必须包含数千甚至数百万（对于Internet的情况）个路由。主机路由表必须在添加新地址或删除地址时进行变更。

?存储针对每个远程子网的网络路由。虽然这种方法更为可行，但是也不实用，因为路由器表仍然可能必须包含数百或数万（对于Internet的情况）个路由。主机路由表将必须在添加新子网或删除子网时进行变更。

?存储单个默认路由，其可以有效地汇总不在本地子网上的所有位置。这种方法切实可行，只需单个路由，并且在从网络中添加或删除节点或子网时不需要进行变更。

通过使用默认路由，对于网络拓扑结构和可达目的地集的认知将被载入路由器，而不是发送主机的职责。这种方法的优点是易于配置，缺点则是主机可能发送针对不可到达地址的流量。当这种情况发生时，到目标地址的路径中的某个路由器会使用一条ICMP Destination Unreachable-Host Unreachable（ICMP目的地址不可达-主机不可达）信息来通知发送主机。

在IP路由表中创建默认路由的默认网关设置是TCP/IP主机配置的重要组成部分。默认网关的作用是对不在其子网上的所有目的地提供下一跳IP地址和接口。如果没有默认网关，与远程目标地址的通信就无法进行，除非向IP路由表添加额外的路由。

默认网关配置

您可以通过以下方式在运行Windows XP或Windows Server 2003的计算机上配置一个默认网关：

?当使用DHCP来获得IP地址配置时，默认网关就变成了“路由器DHCP”（Router DHCP）选项中的第一个IP地址的值；可在DHCP服务器上配置“路由器DHCP”选项，其可指定一个或多个默认网关的有序列表。

?当使用用户配置的备用配置来获得IP地址配置时，默认网关是“网络连接”中“Internet 协议（TCP/IP）”组件属性的备用配置选项卡上的默认网关字段中所指定的IP地址。您可以仅指定单个默认网关。

?当手动指定一个IP地址配置时，默认网关是在“Internet连接协议（TCP/IP）”属性的常规选项卡上的默认网关字段中键入的IP地址。为了指定多个默认网关，您必须从“Internet 连接协议（TCP/IP）”高级属性中的IP设置选项卡上进行添加。

当使用“自动专用IP寻址”（Automatic Private IP Addressing，APIPA）来获得IP地址配置时，未配置默认网关。APIPA仅适用于单个子网。

默认网关配置将在IP路由表中创建一个默认路由。该默认路由的目的地为：0.0.0.0，子网掩码为：0.0.0.0。在网络前缀表示法中，该默认路由为：0.0.0.0/0，有时被缩写成：0/0。下一跳地址，即route print命令中的网关地址，被设置为默认网关的IP地址。下一跳接口是route print命令的Interface列中所分配地址的接口。

基于路由确定程序，默认路由与所有目的地相匹配。如果没有针对目标地址的更匹配的路由，则使用默认路由来确定下一跳地址和接口。默认路由流量是被转发到默认网关的发送到远程网络的流量（而不是发送到默认网关的IP地址的流量）。

有关路由确定过程的更多信息，请参见理解IP路由表（Cable Guy 2001年12月文章）。

默认路由量度

默认情况下，Windows XP和Windows Server 2003的TCP/IP基于默认网关所配置的适配器的速度来自动计算默认路由量度。例如，对于一个100 Mbps的以太网络适配器，默认路由量度被设定为20，而对于一个10 Mbps的以太网络适配器，默认路由量度被设定为30。

为了改变DHCP分配的默认网关的这种行为，可以使用“Router Metric Base Microsoft-specific DHCP”选项。为了改变手动配置的默认网关的这种行为，您可以针对所配置的默认网关，在“Internet连接协议（TCP/IP）”的高级属性中的“IP设置”选项卡上，清除TCP/IP网关地址对话框上的自动量度复选框。TCP/IP网关地址对话框如下图所示。

配置多个网关

如果您有多个接口，并为每个接口配置了一个默认网关，那么基于接口速度的默认量度确定就会导致将最快的接口用于默认网关流量。这在计算机连接到相同网络的某些配置中也许是可取的。例如，如果您有一个100 Mbps的以太网络适配器和一个10 Mbps的以太网络适配器，它们连接到同一个组织的intranet（企业内联网），那么你会希望使用100 Mbps的适配器来发送默认网关流量。

然而，当计算机连接到两个或更多分散的(disjoint)网络（即在网络层没有提供对称可达性的网络）时，这种默认行为可能构为问题。只有当数据包能够从任意目的地发送和接收时，才存在对称可达性。例如，Ping工具可用于测试对称可达性。

分散网络的示例如下：

?没有网络层连接的网络，比如：组织的intranet和测试实验室网络，它们之间没有用于转发数据包的路由器。计算机能够同时连接到这两个网络，但是如果没有同时到达这两个网络的路由，并且连接它们的计算机没有转发数据包，那么这两个网络就是分散的。

?具有对Internet的路由连接的专用intranet。在这种情况下存在非对称或单向可达性；intranet 主机能够从专用IP地址向Internet主机发送数据包，但是返回流量无法送达，因为用于专用地址空间的路由在Internet的路由器础结构中不存在。

当组织使用以下配置时，针对分散网络的连接性能将变得很重要：

?使用一个代理服务器（比如：Microsoft Internet Security and Acceleration (ISA) Server 2000）或者一个网络地址转换器（NAT），将其专用的intranet连接到Internet。在任一种情况下，不管该组织是正在使用的是专用寻址还是公用寻址，intranet的地址空间对Internet主机来说都无法直接触及。Intranet主机能够通过代理或转换功能间接访问Internet，但是Internet主机不能直接访问任意intranet位置。因而，它们之间不存在对称可达性。这就是组织给他们

的员工所提供的Internet连接的常用配置。

?使用虚拟专用网络（VPN）服务器来允许远程用户或远程站点通过Internet连接到专用intranet。虽然该VPN服务器同时连接到Internet和一个专用intranet，并且充当路由器，但是Internet接口上的数据包过滤器配置阻止其接受任何不是基于VPN的流量。如果没有经过身份验证的VPN连接，Internet主机就无法直接达到intranet位置。

由于在任何时候对于默认路由流量，TCP/IP协议仅使用路由表中的单个默认路由，因此在连接到分散网络的多个接口上配置的默认网关可能产生不必要的结果。

对于ISA或VPN服务器的例子，默认路由流量要么被转发到Internet，要么被转发到intranet，但是不会同时转发到这两个网络。从ISA或VPN服务器的角度看，Internet上的所有位置都是可触及的，或者intranet上的所有位置都是触及的，但是无法同时触及。然而，IAS或VPN 服务器需要Internet和intranet上的所有位置实现同时对称可达性，才能正确运作。

当在多个接口上配置默认网关时，选择用于当前使用的默认路由将基于以下条件：

?当路由表中存在具有不同量度的多个默认路由时，Windows XP和Windows Server 2003选择具有最低量度的默认路由。如果适配器具有不同的速度，那么具有最高速度的适配器默认具有最低的量度，因此将使用其转发默认路由流量。

?当路由表中存在多个具有最低量度的默认路由时，Windows XP和Windows Server 2003的TCP/IP将使用与绑定次序排位最高的适配器相对应的默认路由。您可以在“网络连接”的高级设置对话框中的适配器和绑定选项卡上查看和修改绑定次序，如下图所示。