由静态路由配置引起的ARP代理与路由迭代问题

lololowe2025-04-242025-04-26

1. 静态路由配置三要素

标准的静态路由配置需要手动指定三个要素: 目的网络、出接口和下一跳地址。

例如下面的拓扑图:

要使R1和到R3能相互通信，可以通过标准的静态路由配置实现:

# R1
ip route-static 8.8.8.8 24 g0/0/0 6.6.6.7

# R3
ip route-static 6.6.6.6 24 g0/0/0 8.8.8.7

但也可以用简化的配置方式:

仅指定目的网络和出接口
仅指定目的网络和下-跳地址

两种方式都可以配置静态路由,但它们在路由表中的表现形式不同,因此对路由迭代和ARP代理的影响也不同。

2. 仅指定目的网络和出接口

# R1
ip route-static 8.8.8.8 24 g0/0/0

# R3
ip route-static 6.6.6.6 24 g0/0/0

R1和R3完成上述配置后，再用ping命令测试二者的连通性，会发现R1和R3之间无法相互通信：

2.1. 分析

错误分析如下:

R1配置了去往目的网络8.8.8.8/24的静态路由，出接口是G0/0/0，所以R1是知道如何转发目的地址是8.8.8.8的数据包的；
R1向外发送ICMP报文，首先需要对报文进行封装，网络层中的源IP地址是6.6.6.6，目的IP地址是8.8.8.8，数据链路层中的源MAC地址是R1的G0/0/0的MAC，目的MAC地址不确定；
在静态路由的标准配置方式中，数据帧的目的MAC地址是静态路由下一跳地址对应的MAC。但是在上面的配置中，并没有配置下一跳地址，此时路由器会发送ARP Request报文，请求目的IP地址8.8.8.8对应的MAC地址；
R2从G0/0/0接口收到R1的ARP Request报文后，由于G0/0/0接口的IP地址并不是ARP协议所请求的IP，因此R2会忽略这个请求（ARP不能跨网段查询MAC地址）；
最终R1无法获取8.8.8.8对应的MAC，数据封装失败，通信无法建立。

2.2. ARP代理

在不修改静态路由的前提下，要解决这个问题，可以在R2的相关接口上开启ARP Proxy，使R2能将自己的MAC地址返回给请求方，使其能正常封装数据帧。

int g0/0/0
arp-proxy enable

int g0/0/1
arp-proxy enable

完成上面的配置后，当R2收到ARP Request报文后，会查找路由表，如果请求的IP在自己的路由表项中，则使用自己的MAC地址作为该ARP请求的回应，使请求方能正常封装数据帧。如果请求的IP不在自己的路由表项中，则忽略该ARP请求，否则即使响应了自己的MAC地址，请求方将数据帧发送给R2后，R2也无法正确转发，因为R2没有去往目的网络的下一跳路由。

推荐阅读，Proxy ARP验证实验: https://blog.csdn.net/weixin_53220369/article/details/125275268

3. 仅指定目的网络和下一跳地址

取消R2的ARP Proxy配置，重新配置R1和R3的静态路由：

# R1
ip route-static 8.8.8.8 24 6.6.6.7

# R3
ip route-static 6.6.6.6 24 8.8.8.7

完成上面的配置后再测试R1和R3的连通性，会发现R1和R3之间通信正常:

3.1. 路由迭代

上面的命令中没有指定出接口，但是R1和R3之间仍然能相互通信，这是为什么呢？原因是路由迭代在起作用。

查看R1或者R3的路由表中的静态路由条目:

可以看到，静态路由中出现了一个R标记(即Relay)，代表路由迭代。也就是说，这条路由经过了路由迭代的处理过程，然后才进入了路由表中。

那么，什么是路由迭代？从静态路由的配置进行分析，由于在R1上配置的静态路由没有指定出接口，所以R1并不知道应该把匹配这条路由的数据包从哪个接口发出去，这时候，路由器会根据静态路由的下一跳地址进行迭代查询, 查询能够匹配下一跳地址的路由条目, 从而确定数据包的出接口，这个过程就叫做路由迭代。经过路由迭代处理的路由，均会带上标记R，这类路由也称为迭代路由。

在本实验中，R1根据下一跳地址6.6.6.7迭代查询到的是一条直连路由6.6.6.0/24，对应的出接口是G0/0/0，所以R1这条静态路由的出接口就是G0/0/0。