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前面我們學習了 IPv6 路由。現在我們繼續深入學習 Linux 中的 IPv4 路由的基礎知識。我們從硬件概述、操作系統和 IPv4 地址的基礎知識開始，下周我們將繼續學習它們如何配置，以及測試路由。

局域網路由器硬件

Linux 實際上是一個網絡操作系統，一直都是，從一開始它就有內置的網絡功能。要將你的局域網連入因特網，構建一個局域網路由器比起構建網關路由器要簡單的多。你不要太過于執念安全或者防火墻規則，對于處理網絡地址轉換（NAT）它還是比較復雜的，NAT是 IPv4 的一個痛點。我們為什么不放棄 IPv4 去轉到 IPv6 呢？這樣將使網絡管理員的工作更加簡單。

有點跑題了。從理論上講，你的 Linux 路由器是一個至少有兩個網絡接口的小型機器。Linux Gizmos 有一個很大的單板機名單：98 個開放規格、適于黑客的 SBC 的目錄。你能夠使用一個很老的筆記本電腦或者臺式計算機。你也可以使用一個緊湊型計算機，像 ZaReason Zini 或者 System76 Meerkat 一樣，雖然這些有點貴，差不多要 $600。但是它們又結實又可靠，并且你不用在 Windows 許可證上浪費錢。

如果對路由器的要求不高，使用樹莓派 3 Model B 作為路由器是一個非常好的選擇。它有一個 10/100 以太網端口，板載 2.4GHz 的 802.11n 無線網卡，并且它還有四個 USB 端口，因此你可以插入多個 USB 網卡。USB 2.0 和低速板載網卡可能會讓樹莓派變成你的網絡上的瓶頸，但是，你不能對它期望太高（畢竟它只有 $35，既沒有存儲也沒有電源）。它支持很多種風格的 Linux，因此你可以選擇使用你喜歡的版本。基于 Debian 的樹莓派是我的***。

操作系統

你可以在你選擇的硬件上安裝將你喜歡的 Linux 的簡化版，因為定制的路由器操作系統，比如 OpenWRT、 Tomato、DD-WRT、Smoothwall、Pfsense 等等，都有它們自己的非標準界面。我的觀點是，沒有必要這么麻煩，它們對你并沒有什么幫助。盡量使用標準的 Linux 工具，因為你只需要學習它們一次就夠了。

Debian 的網絡安裝鏡像大約有 300MB 大小，并且支持多種架構，包括 ARM、i386、amd64 和 armhf。Ubuntu 的服務器網絡安裝鏡像也小于 50MB，這樣你就可以控制你要安裝哪些包。Fedora、Mageia、和 openSUSE 都提供精簡的網絡安裝鏡像。如果你需要創意，你可以瀏覽 Distrowatch。

路由器能做什么

我們需要網絡路由器做什么？一個路由器連接不同的網絡。如果沒有路由，那么每個網絡都是相互隔離的，所有的悲傷和孤獨都沒有人與你分享，所有節點只能孤獨終老。假設你有一個 192.168.1.0/24 和一個 192.168.2.0/24 網絡。如果沒有路由器，你的兩個網絡之間不能相互溝通。這些都是 C 類的私有地址，它們每個都有 254 個可用網絡地址。使用 ipcalc 可以非常容易地得到它們的這些信息：

$ ipcalc 192.168.1.0/24
Address:   192.168.1.0          11000000.10101000.00000001. 00000000
Netmask:   255.255.255.0 = 24   11111111.11111111.11111111. 00000000
Wildcard:  0.0.0.255            00000000.00000000.00000000. 11111111
=>
Network:   192.168.1.0/24       11000000.10101000.00000001. 00000000
HostMin:   192.168.1.1          11000000.10101000.00000001. 00000001
HostMax:   192.168.1.254        11000000.10101000.00000001. 11111110
Broadcast: 192.168.1.255        11000000.10101000.00000001. 11111111
Hosts/Net: 254                   Class C, Private Internet

我喜歡 ipcalc 的二進制輸出信息，它更加可視地表示了掩碼是如何工作的。前三個八位組表示了網絡地址，第四個八位組是主機地址，因此，當你分配主機地址時，你將 “掩蓋” 掉網絡地址部分，只使用剩余的主機部分。你的兩個網絡有不同的網絡地址，而這就是如果兩個網絡之間沒有路由器它們就不能互相通訊的原因。

每個八位組一共有 256 字節，但是它們并不能提供 256 個主機地址，因為***個和***一個值 ，也就是 0 和 255，是被保留的。0 是網絡標識，而 255 是廣播地址，因此，只有 254 個主機地址。ipcalc 可以幫助你很容易地計算出這些。

當然，這并不意味著你不能有一個結尾是 0 或者 255 的主機地址。假設你有一個 16 位的前綴：

$ ipcalc 192.168.0.0/16
Address:   192.168.0.0          11000000.10101000. 00000000.00000000
Netmask:   255.255.0.0 = 16     11111111.11111111. 00000000.00000000
Wildcard:  0.0.255.255          00000000.00000000. 11111111.11111111
=>
Network:   192.168.0.0/16       11000000.10101000. 00000000.00000000
HostMin:   192.168.0.1          11000000.10101000. 00000000.00000001
HostMax:   192.168.255.254      11000000.10101000. 11111111.11111110
Broadcast: 192.168.255.255      11000000.10101000. 11111111.11111111
Hosts/Net: 65534                 Class C, Private Internet

ipcalc 列出了你的***個和***一個主機地址，它們是 192.168.0.1 和 192.168.255.254。你是可以有以 0 或者 255 結尾的主機地址的，例如，192.168.1.0 和 192.168.0.255，因為它們都在最小主機地址和***主機地址之間。

不論你的地址塊是私有的還是公共的，這個原則同樣都是適用的。不要羞于使用 ipcalc 來幫你計算地址。

CIDR

CIDR（無類域間路由）就是通過可變長度的子網掩碼來擴展 IPv4 的。CIDR 允許對網絡空間進行更精細地分割。我們使用 ipcalc 來演示一下：

$ ipcalc 192.168.1.0/22
Address:   192.168.1.0          11000000.10101000.000000 01.00000000
Netmask:   255.255.252.0 = 22   11111111.11111111.111111 00.00000000
Wildcard:  0.0.3.255            00000000.00000000.000000 11.11111111
=>
Network:   192.168.0.0/22       11000000.10101000.000000 00.00000000
HostMin:   192.168.0.1          11000000.10101000.000000 00.00000001
HostMax:   192.168.3.254        11000000.10101000.000000 11.11111110
Broadcast: 192.168.3.255        11000000.10101000.000000 11.11111111
Hosts/Net: 1022                  Class C, Private Internet

網絡掩碼并不局限于整個八位組，它可以跨越第三和第四個八位組，并且子網部分的范圍可以是從 0 到 3，而不是非得從 0 到 255。可用主機地址的數量并不一定是 8 的倍數，因為它是由整個八位組定義的。

給你留一個家庭作業，復習 CIDR 和 IPv4 地址空間是如何在公共、私有和保留塊之間分配的，這個作業有助你更好地理解路由。一旦你掌握了地址的相關知識，配置路由器將不再是件復雜的事情了。

從 理解 IP 地址和 CIDR 圖表、IPv4 私有地址空間和過濾、以及 IANA IPv4 地址空間注冊 開始。接下來的我們將學習如何創建和管理路由器。