路由的设计远比一般的理解要复杂的多。典型的路由条目包括了源IP，目的IP，网关IP，scope，dev和type六个要素。

  网关IP就是在配置路由的时候指定的via后面的地址，在路由表中叫Gateway，这是说明这条路由的下一跳是这个IP地址。这个IP地址之所以出现，是因为目的地址不是当前自己出口可以直接可达的，需要经过网关路由到下个网络才能投递。

  也就是因此，如果这个via域配置为0.0.0.0，或者是用*表示，总之是代表一定的通配，那么就意味着这个路由的目的地和自己在一个二层的网络，到达那个目的地并不需要网关转发，只需要配置MAC地址从端口上发出去即可。这个发送出去的过程显然是去查ARP表，通过IP地址查询目标的MAC地址。很容易理解网关在路由条目中的意义，如果到达一个目标地址是需要通过网关转发出去的，via就要指定网关。大部分的个人局域网中，都会指定一个默认网关，目的IP填写了0.0.0.0，也就是所有的目的地址（通常使用命令的时候，这个词语叫做default），via后面填写网关地址。这样在其他的更精确的路由条目都不命中的情况下，就一定会命中这个默认路由条目。因为这个条目的目的IP设置是通配。使用ip命令设置这样的默认路由是例如ip route add default via 10.0.0.1。

  假设一个路由条目指定了gateway，那么决策还需要知道这个gateway到底是从哪个网口发出去可达的，这就是dev的作用。既然到一个gateway必然要从一个设备出去，而其他的地方并不能指定这个gateway和设备的对应关系，于是就在路由表这里就指定了。通过dev可以到达该gateway。

  如果gateway不指定，也就是该路由在同一个二层，那么仍然需要指定dev，因为即使是发送出去，也需要查从哪里发送出去。因为在收到一个数据包的时候，进入系统的时候目的IP不是自己就需要根据目的IP来查找路由，这个路由会决定这个目的IP是要转发给哪个端口（通常通过目的IP和网关IP和dev来决定）。

  Dev是相对于gateway的一个更小的约束。同样起到约束作用的还有scope。Scope是一个更小程度的约束，指明了该路由在什么场景下才有效。也是用于约束目的地址的。例如不指定网关的二层路由，通常对应的scope类型是scope link。scope link的意义就是说明在同一个二层。这个意义与网关不指定的效果是呼应的。

  有四种scope，global是在任何的场景下都有效，link是在链路上才有效，这个链路是指同一个端口，也就是说接收和发送都是走的同一个端口的时候，这条路由才会生效（也就是说在同一个二层）。Global则可以转发，例如从一个端口收到的包，可以查询global的路由条目，如果目的地址在另外一个网卡，那么该路由条目可以匹配转发的要求，进行路由转发。Link的scope路由条目是不会转发任何匹配的数据包到其他的硬件网口的。还有就是host，host表示这是一条本地路由，典型的是回环端口，loopback设备使用这种路由条目，该路由条目比link类型的还要严格，约定了都是本机内部的转发，不可能转发到外部。Site则是ipv6专用的路由scope。

  源IP是一个路由条目的重要组成部分，这个源IP的意义在于一个补充作用。匹配还是根据目的IP进行匹配，但是由于在查找路由条目的时候很可能源地址还没有指定。典型的就是没有进行bind的发送情况，通常是随机选择端口和按照一定的规则源地址。这个一定的规则就是在这里的路由条目的src域可以影响。也就是如果进程没有bind一个源地址，将会使用这里src域里面的源地址作为数据包的源地址进行发送。但是如果进程提前bind了，命中了这个条目，就仍然会使用进程bind的源地址作为数据包的源地址。所以说这里的src只是一个建议的作用。

  举一个例子，从本机发出的目的地址是192.168.0.160/24网段的数据包将匹配第三条路由，如果在查询路由表之前没有设置bind，这个查询路由表的操作就会把数据包的源地址设置为192.168.0.163 。如果设置了bind，就保留bind的结果（所以你可以很容易的在Linux的主机上伪造原地址发送数据）。

  src域在处理转发的数据包的时候，由于数据包是从外部收到的，外部进来的数据包也会查找路由表，也能命中同一个路由条目。但是由于外部进来的数据包已经有了明确的源地址，这里的src源地址建议就不会起作用了。所以关键就是理解src只是一个源地址的一个建议的作用即可。

  对于路由表，是一个匹配的过程。一个数据包去查找匹配自己最能够匹配哪条路由表，然后就使用该路由条目指定的路由方法进行路由转发。匹配的方法就是鼎鼎大名的LPM，简单的说，就是匹配最匹配的那一个。

  所以整个过程可以看到，核心的是对目的地址的限制，其他的域都是用于辅助这个限制，甚至可以辅助决策。

  我们看一个虚拟机里的默认路由表：

  跳过default，后面两条的第一个域都是目的地址，确切的说，这里指定的是目的网段，然后约束了设备，也就是ens33，这个路由条目是scope link的，也就是说当主机收到目标地址是169.254.0.0/16 这个网段的时候，通过ens33这个设备将包转发出去。

  虽然理论上是如此，但是实际上，例如在linux中，这个dev ens33是没有在路由中起到任何作用的，也就是说你改了ens33的名字，而不改路由表，那这个路由表项一样命中，从改名后的网口发送出去。所以dev的这个限制相当于不存在，也就是只是一个命名的作用。但是并不确定在其他的实现中是否有限制的意义。

  Default路由本质上就是目标地址填了0.0.0.0的路由。Default路由有两种添加方式，一种是约束网关地址，另外一种是约束源IP。因为要添加到网关地址的默认路由，是需要在添加的时候发一个arp请求到网络上，看这个网关的地址是否存在于二层的，但是这个arp请求也是需要首先经过路由的。也就是一个鸡生蛋，蛋生鸡的问题。所以一个空的路由表是不能直接配置默认路由是一个网关的。但是明明网关确实是和当前的主机在同一个网段的。

  如果要配置默认网关，首先需要先让这个网络通。这个通的方法一个是配一个scope link的路由，也就是目的地址是该网段的发包，都可以匹配这个路由。因为是link scope的，所有的请求都会走二层的路由表，这就解决了arp不能到达网关的问题。Link scope的特点是所有的数据请求走二层arp，而不是走三层路由。所以在配置了这条路由之后，再配置网关就可以了。

  但是还有一个思路是使用源地址约束，我们要的只是这个查询能命中一个可以出去的路由，当我们使用源地址约束，不指定目标地址，也就是源地址是自己设备的IP的地址的包全部走link scope，同样也可以匹配，由于是link scope，也就可以触发arp请求了。

  所以我们看到，整个过程的关键在于区分同二层和三层转发。Link scope的作用是用在二层转发，命中该路由条目的可以触发arp查找，但是如果是网关式的，就是一个三层转发，虽然也会触发arp查找，但是目标MAC地址永远是网关的地址，这样下一跳就锁死了。

  但是这里有一个问题是如果先添加了link scope的路由条目，然后又添加了gateway的路由，这个时候再把link scope的路由条目删除，那么gateway的路由条目仍然存在并且生效，这个时候，所有的转发都会匹配这个gateway的路由条目，包括本来应该走二层转发的数据包。也就是说，原本应该在同一个二层传输走arp的数据包，在这种情况下，也会直接走网关，网关回复一个icmp redirect，但是网关仍然会把这个数据包转发到同一个二层的目标地址。

  理论上，收到icmp redirect的主机应当更新自己的arp表，但是并不会更新路由表，而arp表是要先经过路由表查询的，所以这个icmp redirect相当于没有意义。Arp表里面即使是有了IP到MAC的映射关系，但是由于路由没有命中link scope，所以永远不会查询ARP表。

  另外linux下的路由条目还会有一个proto的域，一般有proto kernel和proto dhcp两种。Proto表明的是这个路由条目是由谁添加，例如给一个linux设备添加一个IP的时候会自动添加一条有这个源IP约束的Link scope的路由。前面说了，也正是有了这条路由才能够使得配置网关的路由条目可以进行。这个内核自动添加的路由就是proto kernel了。

  需要理解的是，路由表和网络设备是两个实体，路由表在决策的时候，由路由表看到的网络设备是独立于路由表存在的。他们是并行的关系，先要查询了路由表，找到满足路由表的路由条目，才有可能按照条目约定的路由路径去找到对应的设备。路由过程并不是发生在设备逻辑的内部，而是外部。所以实际上给设备添加了一个IP地址的时候，同时生成的路由条目实际上是两个操作被在上层进行了组合。技术上，完全可以分别的添加IP地址和路由条目，上面也说了这个添加的路由条目可以被删除，然后再次添加回去