路由与最长前缀匹配

30.1先从一个例子理解概念

电脑既连Wi-Fi又有虚拟接口时，同一个目标可能有多个出口。路由表是在这些条件下选择下一步的依据。

目的地与下一步：路由

路由回答“去这个地址范围，从哪个接口交给谁”。路由表是这些规则的记录，不是已经走过的路线日志。

写得更具体的范围：前缀

10.0.0.0/8和10.1.0.0/16是不同大小的地址范围。对同时匹配的普通路由，优先更长、更具体的前缀，叫最长前缀匹配。

同等候选再比较：度量

度量（metric）是比较某些同等候选路由的数值，具体组合由实现规定。它不是带宽单位，也不能跨前缀直接比较大小。

没有更具体规则时：默认路由

默认路由匹配剩余未被更具体规则选中的目的；IPv4常写0.0.0.0/0。它可以把包交给默认网关，但本地、绑定和其他策略仍要区分。

下面再用这些概念看原理、命令和结果。规范与官方资料列在本章末尾，类比只帮助理解，不代替协议规则。

30.2路由表在说什么

一条路由就是一句话：「要去这个网段，从哪个接口、交给谁」。

本机 IPv4 路由表共 36 条（实测）。字段含义：

看到 36 条不用慌。真正决策的规则只有两条。

30.3全部规则只有两条

规则 1：在所有「目标地址落在其网段内」的路由里，选前缀最长的（最具体的）
规则 2：前缀长度相同时，选有效度量最小的
        有效度量 = 路由度量 + 接口度量

顺序绝对不能颠倒。这是本章最重要的一句话， 4.4 节有一个绝妙的实测证据来证明它。

30.4实测：15 个目标，逐条对照

我写了个脚本（labs/lab_route_lookup.py）， 用 Python 自己实现一遍上面两条规则，再调用 Windows 的 Find-NetRoute 问同一个问题，然后对照。结果：

14/15 完全一致，剩下一个是多播地址 —— Find-NetRoute 对多播查不了， 这是它自身的局限（多播要按接口分别处理，见 4.8 节），不是规则算错了。

逐个看几个典型

去局域网里的另一台设备：

目标 192.168.31.51 （局域网内另一台设备）
  命中的路由 3 条，按优先级排列：
    ← 选中 192.168.31.0/24    接口=WLAN     下一跳=0.0.0.0       路由度量=256  接口度量=30   有效=286
           0.0.0.0/0         接口=FlClash  下一跳=198.18.0.2    路由度量=0    接口度量=0    有效=0
           0.0.0.0/0         接口=WLAN     下一跳=192.168.31.1  路由度量=0    接口度量=30   有效=30

下一跳是 0.0.0.0 → 直连，不经过任何路由器， 自己用 ARP 找到对方的 MAC 直接发帧（4.6 节详述）。

去本机自己的地址：

目标 192.168.31.215 （本机 WLAN 地址）
  命中的路由 4 条
    ← 选中 192.168.31.215/32   接口=WLAN   下一跳=0.0.0.0   有效=286
           192.168.31.0/24     接口=WLAN   下一跳=0.0.0.0   有效=286

命中的是 /32，不是 /24。两个路由的度量完全一样（都是 286）， 区别只在前缀长度。/32 更具体，所以赢 —— 这就是规则 1 的体现。

去 fake-IP（《DNS 与 Fake-IP》里的那个地址）：

目标 198.18.0.205 （fake-IP）
  命中的路由 2 条
    ← 选中 0.0.0.0/0   接口=FlClash   下一跳=198.18.0.2   有效=0
           0.0.0.0/0   接口=WLAN      下一跳=192.168.31.1 有效=30

只命中默认路由。为什么不是 198.18.0.0/30？ 因为 /30 的范围是 198.18.0.0 ~ 198.18.0.3，装不下 .205。 所以假地址是靠默认路由进 TUN 的。

30.5绝妙证据：度量小 ≠ 赢

看这个对比，这是证明「前缀长度优先」最有力的数据：

去 192.168.31.1（局域网网关）：

  192.168.31.0/24    接口=WLAN     有效度量 = 286     ← Windows 选了这个
  0.0.0.0/0          接口=WLAN     有效度量 = 30

/24 的有效度量是 286，默认路由只有 30。

如果规则是「度量小者赢」，那么在自己家里的局域网里访问网关， 就应该走默认路由 —— 也就是把包发给网关，好让网关再转回给自己。 这显然是荒谬的。

实测结果：Windows 选了 /24。 这就证明了：前缀长度先比，度量只在同前缀长度之间才参与比较。

30.6两条默认路由的竞争

Windows普通IP路由选择在匹配前缀中优先更具体的路由，同等前缀通常再比较路由与接口度量组合。还需考虑地址族、源地址约束、接口状态、socket绑定及其他策略；不能说所有系统全部只有两条规则。

历史Find-NetRoute记录选择FlClash；WLAN接口度量记录为30，而FlClash接口度量字段为空。字段为空不等于数值0，也不证明代理手工设为0。 实际选择是观察，具体度量成因仍需完整输出/对象值与配置。

Get-NetRoute -AddressFamily IPv4 -DestinationPrefix '0.0.0.0/0'
Get-NetIPInterface -AddressFamily IPv4 | Select-Object InterfaceIndex,InterfaceAlias,InterfaceMetric,AutomaticMetric,ConnectionState
Find-NetRoute -RemoteIPAddress 1.1.1.1

低度量默认路由是一种接管流量的方式，但代理也可能通过更具体路由或过滤框架处理流量；不能断言所有代理必须赢默认路由。Microsoft 自动度量

30.7下一跳 0.0.0.0 = 直连 + ARP

路由表里在Windows路由输出中，下一跳0.0.0.0表示on-link类处理；对普通单播邻居可以解释为 「目标就在我所连的网段里，不需要路由器，我自己找它」。

普通以太网IPv4单播邻居通常靠ARP；本机回环、广播、多播与TUN需要分别处理，不是全部靠ARP：把 IP 地址换成 MAC 地址。

为什么需要这一步：以太网帧的头部只有 MAC 地址，没有 IP 地址。 你知道对方的 IP，但要在二层把帧发出去，必须知道它的 MAC。

本机 ARP 表（实测）：

Interface: 192.168.31.215 --- 0x11
  192.168.31.1          a4-39-b3-0b-ab-19     dynamic   ← 网关
  192.168.31.51         e8-51-77-27-5a-9a     dynamic
  192.168.31.248        fa-aa-ff-92-e6-3f     dynamic
  192.168.31.255        ff-ff-ff-ff-ff-ff     static    ← 广播
  224.0.0.22            01-00-5e-00-00-16     static    ← 多播
  224.0.0.251           01-00-5e-00-00-fb     static
  239.255.255.250       01-00-5e-7f-ff-fa     static

MAC 地址第一字节藏着两个开关

第0位I/G区分个体/组地址，第1位U/L区分通用/本地管理格式。FA=11111010是单播、本地管理；01=00000001是组地址、通用管理。

位值不证明地址来自硬件烧录或随机化，也不能确认具体厂商与端点身份。Hyper-V等软件同样可以使用通用管理格式。OUI信息应查IEEE登记，不能用操作系统型号倒推后再称为两个独立证据。IEEE Registration Authority

多播 MAC 的映射规则（用本机数据验证）

IPv4 多播地址映射到 MAC，规则是：01-00-5E + 组播 IP 的低 23 位。

拿本机 ARP 表里的真实条目验证，四条全部吻合：

  224.0.0.22         -> 01-00-5e-00-00-16
  224.0.0.251        -> 01-00-5e-00-00-fb
  224.0.0.252        -> 01-00-5e-00-00-fc
  239.255.255.250    -> 01-00-5e-7f-ff-fa

为什么用 01-00-5E 开头：第一个字节 01 的最低两位是 01， 表示I/G=1（组地址）、U/L=0（通用管理格式），不是本地管理。

为什么只取低 23 位（而不是全部 28 位组播地址位）： 因为该映射使用固定25位，其中第四字节最高位为0；余下23位嵌入IPv4多播地址。代价是不同的多播 IP 可能映射到同一个 MAC， 这在二层是可以接受的（收到的帧再按 IP 层过滤即可）。

30.8/32 主机路由是哪来的

路由表里有一堆 /32，看着奇怪：

192.168.31.215/32    WLAN      Local     ← 本机地址
192.168.31.255/32    WLAN      Local     ← 广播地址
198.18.0.1/32        FlClash   Local
198.18.0.3/32        FlClash   Local
127.0.0.1/32         Loopback  Local
127.255.255.255/32   Loopback  Local
255.255.255.255/32   FlClash   Local
172.30.0.1/32        WSL       Local
172.30.15.255/32     WSL       Local

规律很清楚：每个接口的本机地址、广播地址，各加一条 /32 主机路由。 Protocol 都是 Local，说明是系统自动加的。

为什么要加：以本机地址 192.168.31.215 为例， 不加以 /32 的话，去这个地址的包会命中 192.168.31.0/24 这条直连路由， 然后被发到网卡上、发给别人。加了 /32 之后，系统知道 该地址有专门的本地处理；但不能由删除某条显示路由的设想保证报文一定发到别人，实际本地地址处理取决于协议栈。

30.9多播和广播为什么各有 13 条路由

224.0.0.0/4        接口=FlClash / 以太网 / 本地连接* 9 / 本地连接* 10 / ...
255.255.255.255/32 接口=FlClash / 以太网 / 本地连接* 9 / 本地连接* 10 / ...

每个接口一条，本机有 13 个接口，所以各 13 条。

为什么不像单播那样只留一条：多播/广播的语义是「发给一组接收者」， 而每个接口连接的是不同的二层网络。要在哪个网络上发多播， 取决于你的目标多播组有哪些成员在哪个网段 —— 所以系统为每个接口都留一条， 由具体应用指定走哪个接口。

这也解释了为什么 Find-NetRoute 查多播地址会失败： 多播的出口不是唯一确定的，得由应用层来指定，不是一个能"算出来"的答案。

30.10排错命令速查

# 看完整路由表（传统命令，输出较长但通用）
route print

# 结构化查询（可过滤）
Get-NetRoute -AddressFamily IPv4 | Sort-Object DestinationPrefix

# 【最好用】直接问：去某个地址实际走哪条路？
Find-NetRoute -RemoteIPAddress 1.1.1.1

# 只有默认路由
Get-NetRoute -DestinationPrefix '0.0.0.0/0'

# 接口度量（多网卡优先级问题必查）
Get-NetIPInterface -AddressFamily IPv4 | Sort-Object InterfaceMetric

# 看 ARP 表
arp -a

# 清 ARP 缓存（怀疑 MAC 对不上时）
netsh interface ip delete arpcache

# 测试连通性（比 ping 信息更全，能看到走的哪个源地址）
Test-NetConnection 1.1.1.1 -Port 443 -InformationLevel Detailed

# 看路径（每一跳）
tracert 1.1.1.1

Find-NetRoute 是最好用的一个，它直接告诉你「实际会选哪条路由、 用哪个源地址」，不用你自己在 36 条里找。

30.11本章小结

30.12自测题

30.13参考资料与适用范围

• RFC 1812 §4.3、§5.3、§7：ICMP选源、TTL与路由
• Microsoft：IPv4路由自动度量
• RFC 1112 §6.4：IPv4多播到以太网MAC的映射

修订核对日期：2026-10-13。规则按所列协议与实现范围理解；文中的原始命令输出是历史观察，不表示本次重新实测。跨版本、代理/隧道及不同捕获位置需要另行核对。