1.4 最长前缀匹配
最长前缀匹配机制（Longest Prefix Match Algorithm）是目前行业内几乎所有的路由器都缺省采用的一种路由查询机制。当路由器收到一个IP数据包时，它会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的所有路由表项进行逐位（Bit-By-Bit）比对，直到找到匹配度最长的条目，这就是最长前缀匹配机制。下面通过一个例子来详细地讲解这个机制。
在图1-19展示的网络中，路由器R4的路由表中除了直连路由之外，还有三条路由，它们分别是172.16.1.0/24、172.16.2.0/24以及172.16.0.0/16，这三个路由条目分别关联不同的出接口和下一跳IP地址。那么当R4收到一个到达172.16.2.1数据包时，它将把数据包转发给哪一台路由器呢？
图1-19 观察R4的路由表
大致上，R4将进行如下操作。
（1）将报文的目的IP地址172.16.2.1和路由条目1的目的网络掩码255.255.255.0进行“逻辑与”运算，将运算结果与路由条目1的目的网络地址的前面24bit（比特，也就是二进制的位）进行比对，如图1-20所示，结果发现有两个比特位不相同，因此判断出这个目的IP地址与路由条目1不匹配。R4将不会使用这条路由转发到达172.16.2.1的数据包。
图1-20 目的IP地址与路由条目1的目的网络掩码进行与运算，运算结果与路由条目1的目的网络地址进行比对
（2）将目的IP地址172.16.2.1和路由条目2的目的网络掩码255.255.255.0进行“逻辑与”运算，将运算结果与路由条目2的目的网络地址的前面24bit进行比对，如图1-21所示，发现每一个比特位都是相同的，因此该目的IP地址匹配这条路由，而且匹配结果是172.16.2.0/24，也就是说匹配长度为24。
图1-21 目的IP地址与路由条目2的目的网络掩码进行与运算，运算结果与路由条目2的目的网络地址进行比对
（3）将目的IP地址172.16.2.1和路由条目3的目的网络掩码255.255.0.0进行“逻辑与”运算，将运算结果与路由条目3的目的网络地址的前面16bit进行比对，如图1-22所示，发现每一个比特位都是相同的，因此该目的IP地址匹配这条路由，而且匹配结果是172.16.0.0/16，也就是说匹配长度为16。
图1-22 目的IP地址与路由条目3的目的网络掩码进行与运算，运算结果与路由条目3的目的网络地址进行比对
（4）有两条路由匹配目的IP地址172.16.2.1，路由条目2的匹配结果为172.16.2.0/24，而路由条目3的匹配结果为172.16.0.0/16，因此条目2的匹配度更长，最终R4将采用路由条目2来转发到达172.16.2.1的数据包，这些数据包被转发给R2。
经过上文的介绍，相信大家对最长前缀匹配机制有了一定的认知。实际上，目前行业内几乎所有厂商的路由器缺省都在使用该机制。而且，利用这个机制还能实现数据传输路径的冗余或负载分担。
在图1-23所示的某企业网络中，EBR-1及EBR-2是两台企业边界路由器，它们连接着一个企业网络，在该网络中，存在着192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24及192.168.3.0/24 4个网段，两台企业边界路由器都具备到达上述网段的IP连通性。现在路由器X与EBR-1及EBR-2建立了连接，并且运行了RIP，企业对EBR-1及EBR-2有着完全的操控权限，但是对X并不具备操控权限，只能简单地将路由信息通告给X。现在，企业的要求是，通过在EBR-1及EBR-2上完成相应的配置，使得X将到达上述4个网段的数据包转发到EBR-1，当EBR-1发生故障时，X将数据包平滑地切换到EBR-2。要实现上述需求非常简单，即让EBR-1向X通告到达192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24及192.168.3.0/24这4个网段的路由，而EBR-2仅向X通告一条192.168.0.0/ 22路由，实际上这条路由是这4个网段的汇总路由，可以简单地理解为192.168.0.0/22将192.168.0.0/24、192.168.1.0/24、192.168.2.0/24及192.168.3.0/24都囊括在内。关于汇总路由的概念，本书将在1.5节中详细介绍。完成上述部署后，X的路由表中将出现5条RIP路由。在网络正常时，发往这4个网段的数据包在到达X后，根据最长匹配原则，报文的目的IP地址将被EBR-1所通告的4条路由所匹配，因此被X转发给EBR-1，而当EBR-1或EBR-1与X之间的互联链路发生故障时，X的路由表中原来EBR-1所通告的4条路由消失，仅剩EBR-2所通告的路由，因此到达这4个网段的数据包将被该路由匹配，从而被转发给EBR-2，这就实现了数据转发路径的冗余。
图1-23 利用最长前缀匹配实现数据传输路径的冗余