隨著網路裝置增加，單一總線式網路面臨頻寬耗盡、廣播風暴、管理困難、安全性差等問題。透過路由器將網路分段，並在第 3 層 (網路層) 實現跨網段通訊，是解決之道。本文系統整理路由核心基礎知識：

一、路由 vs. 橋接/交換

• 橋接/交換 (L2)：依 MAC 位址轉發，僅能連接相同/相似資料鏈路層網路，屬單一廣播域。
• 路由 (L3)：依網路層位址 (IP) 轉發，可連接異構網路 (乙太網、Token Ring、FDDI、WAN 等)，隔離廣播域，實現互聯網規模擴展。

二、第 3 層與第 2 層的粘合：ARP/RARP

ARP (Address Resolution Protocol)

• 將 IP 位址 (L3) 解析為 MAC 位址 (L2)，以便封包在區域網路傳輸。
• 流程：發送端廣播 ARP Request 查詢目標 IP 對應 MAC → 目標單播 ARP Reply 回應 MAC → 發送端緩存至本地 ARP 表 → 後續封包直接查表封裝幀頭。
• 緩存機制：動態條目老化移除；靜態條目手動維護 (用於列印伺服器等固定設備)。
• 代理 ARP：閘道器代理回應跨子網 ARP 請求，簡化主機路由設定。

RARP (Reverse ARP)

反向解析：已知 MAC 查詢 IP，早期無磁碟工作站啟動用，現多由 DHCP 取代。

三、IP 位址架構與子網劃分

分類位址

• A 類：1-126，網路 8 位，主機 24 位 (1600 萬主機)。
• B 類：128-191，網路 16 位，主機 16 位 (6 萬主機)。
• C 類：192-223，網路 24 位，主機 8 位 (254 主機)。

子網遮罩與 VLSM

• 子網遮罩以二進制 1 標示網路位，0 標示主機位。預設：A: 255.0.0.0、B: 255.255.0.0、C: 255.255.255.0。
• 借用主機位延長網路位 → 劃分子網 (VLSM 可跨位元組邊界)，靈活配置網路規模 (如 /30 點對點、/20 中型網段)。
• 注意：舊版 RIPv1 不支援子網遮罩傳遞，需用 RIPv2/OSPF/EIGRP 等無類別協議。

四、主機與閘道/路由器

• 主機：連接一或多網路，收發封包，現代主機亦可啟用轉發功能作閘道。
• 閘道/路由器：連接多網路，專職轉發封包。路由器為專用硬體閘道，效能遠優於軟體閘道。

五、路由選擇協議分類

• 距離向量：RIP (跳數度量)、IGRP。收斂慢、易迴路。
• 鏈路狀態：OSPF (Cost 度量)、IS-IS。全網拓撲視圖、收斂快、支援區域劃分。
• 路徑向量：BGP (AS-PATH 度量)。網際網路核心域間協議，策略豐富。

路由表維護：演算法收集鄰居資訊 → 計算最佳路徑 → 填寫路由表 (目的網路、下一跳、介面、度量) → 定期/觸發更新維持拓撲同步。