Docker 网络学习第三篇 - 路由

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发布于: 2020 年 07 月 21 日
本篇主要学习了Linux路由的基本概念和一些简单操作，在下一篇中会结合Linux虚拟网络、iptables和本篇的路由来实现在namespace中如何访问局域网和互联网。
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路由概念﻿
作为一个软件行业半路出家的人，有一次去客户现场办公，带的笔记本电脑上不了网，客户就帮忙配置了ip和网关。从下图可以看到要上网得配置四个东西，ip/子网掩码、默认网关、DNS服务器；其中ip/子网掩码是告诉网络我计算机当前位置的，DNS服务器是告诉网络要访问的域名真实的ip地址的。网络要找到某一台服务器设备是根据IP来定位的，比如当在浏览器输入域名 “www.baidu.com” 时，首先要询问DNS服务器 “www.baidu.com”这个域名对应的ip地址是多少，然后再根据ip找到提供百度搜索的服务器设备。
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图1
那么这里配置的网关又是什么作用呢？我们知道互联网两台机器直接通信是需要经过多个站点的，比如访问百度时，首先将请求发给第一个站点，也就是配置的网关，网关在接收到请求后，再把请求转给下一个网关，一直到请求达到目标机器结束。
图2
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网关并不是具体的某个设备，它是指用来连接不同的网关设备的一个网络层概念， 比如可以由路由器来实现网关的功能，也可以是三层交换机，甚至也可以直接使用Linux服务器实现。
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上面这些都在讲网关，理解网关之后，再来看什么是路由，还是看图2，一个请求从PC到最终的服务器需要经过层层网关，那请求走的 “网关1-网关2-服务器” 还是“网关1-网关3-服务器”的呢？是了，决定一个请求所走的路线就是我理解的路由。常用到的路由器设备就是用来判断把网关1的请求是转给网关2还是网关3。从整个网络来看路由决定着请求的走向，下面具体来看一看Linux的路由功能。
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Linux的路由功能﻿
当提到路由决定请求走向，如果你看过 Docker网络学习第二篇-认识iptables就会知道iptables 里nat表和FORWARD链其实也是决定请求走向的，除了iptables之外，Linux系统在IP层维护了路由表来实现路由功能。可以使用ip route命令来操作路由（也可以使用net-tools的route命令）。
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[root@2030-edu-01-no ~]# ip route show
default via 172.31.131.1 dev eth0 
10.1.1.0/24 dev bridge0 scope link 
169.254.0.0/16 dev eth0 scope link metric 1002 
172.17.0.0/16 dev docker0 scope link 
172.18.0.0/16 dev br-40a246442710 scope link 
172.31.131.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 172.31.131.49 
[root@2030-edu-01-no ~]# 
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路由表﻿
从Linux-2.2开始，内核把路由归纳到许多路由表中，这些表都进行了编号，编号数字的范围是1到255。另外，为了方便，还可以在/etc/iproute2/rt_tables中为路由表命名。默认情况下，路由使用的是MAIN表(编号254)中, 主要用于各类网络ip地址的转发。除了MAIN表外，常用表还有用于本地网络接口之间的数据转发（配置设备是会自动创建）的LOCAL表（编号255）。上面一段代码是用ip route show 命令查看main表的所有条目（等效于ip route show table main或ip route show table 254）。如果要查看所有表条目，就可以使用 ip route show table all 命令。
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路由条目﻿
每个条目有着不同的要素，包括：
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目的地址(Destination)：就是请求要到达的地址，比如请求10.1.1.2这台服务，就会走 10.1.1.0/24 dev bridge0 scope link 这条路由，因为10.1.1.2 是在10.1.1.0/24这个网段中的。
dev: 网络设备，比如请求10.1.1.2这台服务，就会经过bridge0 这台设备。
scope: 常用包括三种
host, 表示该地址只用于主机的内部通信。例如：127.0.0.1
link, 表示地址只在局域网内部有意义（链路层互联），如子网广播地址
global,表示地址可以在任何地方使用，也是默认的scope
src：源地址，通常进程请求时会绑定源地址，如果没有绑定的话就是使用路由中src指定的地址
proto: kernel, boot,static,NUMBER, 信息项，表示谁创建的，如proto boot表示该条目是启动过程安装的路由
metric: 为路由指定所需跃点数的整数值， 当有两个及以上的路由都匹配上请求，选择metric相对较小的走。
type: 路由类型，unicast ，local， broadcast ，multicast ， throw，unreachable ，prohibit ， blackhole， nat
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类型说明unicast该类型路由描述到目的地址的真实路径local目的地址被分配给本机，数据包通过回环被投递到本地broadcast目的地址是广播地址，数据包作为链路广播发送。multicast使用多播路由。在普通的路由表中，这种路由并不存在。throw如果选择了这种路由，就会认为没有发现路由，在这个表中的查询就会被终止，并产生ICMP信息net unreachable。本地发送者会返回ENETUNREACH错误。unreachable目的地址是不可达的。如果发过去的数据包都被丢弃并且收到ICMP信息host unreachable，目的地址就会被标记为不可达。在这种情况下，本地发送者将返回EHOSTUNREACH错误。prohibit路由是不可达的。发过去的数据包都被丢弃，而且产生ICMP信息communication administratively prohibited 。本地发送者会返回EACCESS错误。blackhole目的地址不可达，而且发过去的数据包都被丢弃。在这种情况下，本地发送者将返回EINVAL错误。nat特定的NAT路由。目标地址属于哑地址（或者称为外部地址），在转发前需要进行地址转换。
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下一个路由：就是请求经过这条路由之后，接下来往哪去, 可以是下一个网关，也可能是具体的某个设备接口。比如 default via 172.31.131.1 dev eth0 via指定的地址172.31.131.1 （下一个网关）。 如果你用 'route -n' (需要安装net-tools) 查看，就是Gateway字段值。
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[root@2030-edu-01-no ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         172.31.131.1    0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
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标志（Flags）：标记目标地址类型，下一个路由类型等。
U (route is up)：该路由是启动的；
H (target is a host)：目标是一部主机 (IP) 而非网段；
G (use gateway)：需要透过外部的主机 (gateway) 来转递封包（该行有gw）；
R (reinstate route for dynamic routing)：使用动态路由时，恢复路由资讯的旗标；
D (dynamically installed by daemon or redirect)：已经由服务或转 port 功能设定为动态路由
M (modified from routing daemon or redirect)：路由已经被修改；
! (reject route)：这个路由将不会被接受(用来抵挡不安全的网域！)
A (installed by addrconf)
C (cache entry)
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路由条目还是比较复杂的，以上只列出了部分属性，如果再后续文章具体涉及，再另行解释。使用ip -d route show (-d detail) 查看第一条结果是 unicast default via 172.31.131.1 dev eth0 proto boot scope global default 表示默认路由，意思是当没有找到合适的路由时， 就使用该条。比如在访问百度时，由于没有合适的路由，就会走第一条，将请求发送给 172.31.131.1这个网关。
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参考资料﻿
1、https://zhuanlan.zhihu.com/p/43279912
2、https://blog.csdn.net/liuqun69/article/details/88888612
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