1. IP数据报转发简介
对于一个主机而言IP数据报转发分为两类，第一种是如果目的地主机是直接相连的（例如点到点连接）或者共享网络（例如以太网），IP数据报直接发送到目的地主机，不需要使用路由器。第二种是如果目的地主机不直接相连，那么主机将数据报发送到路由器，由路由器将数据报交付到目的地主机。本文主要介绍第二种情况，即路由器如何转发IP数据报。
2. 路由器和转发表简介
路由器工作在OSI七层协议中的第三层，也就是网络层。其主要任务是接收来源于一个网络接口的数据包，根据这个数据包中所含的目的地址，决定转发的下一个目的地址，即路由的作用。 路由器中时刻维持着一张转发表，所有数据包的发送和转发都通过查找转发表来实现的。
2.1 转发表
IP协议标准没有规定转发表所需的精确数据，IP转发表通常包含一下几个关键信息：
- 目的地：IPv4或者IPv6地址
- 掩码：目的地地址对应的掩码
- 下一跳：下一跳转发的IPv4或者IPv6地址
- 接口：数据报发送到下一跳设备的网络接口
3. 路由器转发的过程和最长前缀匹配算法
3.1 路由器的转发过程
路由器物理层从路由器的一个端口收到一个报文，上送到链路层。链路层去掉链路层封装，根据报文的协议域上送到网络层。网络层首先看报文是否是送给本机的（即是否为本机IP地址）。若是，去掉网络层封装，送给上层（传输层）。若不是，则根据报文的目的地址查找转发表，执行最长匹配算法寻找下一跳的IP地址。若找到路由，将报文发送到相应端口的数据链路层，数据链路层封装后，发送报文。若找不到路由，报文丢弃。
3.2 最长匹配算法
首先将IP报文中的目的地址和路由表项中的子网掩码进行 “逻辑与” 操作，得到一个网络地址，然后拿此网络地址与转发表中的网络地址做比较，如果一致就认为匹配，否则认为不匹配。
当路由表中存在多个路由项可以同时匹配目的IP地址时，路由查找进程会选择其中掩码最长的路由项进行转发， 掩码越长表明其代表的网络范围越小，匹配的程度就越精确。 这就是所谓的最长匹配原则。
如图所示，路由器接收到目的地址为30.0.0.1的IP报文后，经查找整个路由表，发现与路由项30.0.0.0/24和30.0.0.0/8都能匹配。但根据最长匹配的原则，路由器会选择路由项30.0.0.0/24，并根据该路由项转发数据包。
确定了下一跳地址后，路由器将此报文送往对应的接口，接口进行相应的地址解析，解析出对应的链路层地址后，对IP报文进行数据封装并转发。
