由IP完成的路由選擇是一種選路機制，它通過搜索路由表來確定從哪個接口把分組發送出去，它與選路策略不一樣，選路策略
是一組規則的集合，這些規則用來確定哪些路由可以編入到路由表中，Net/3內核實現選路機制，而選路守護進程，典型地如
routed或gated，實現選路策略。
1.路由表結構
下圖是某主機上的路由表。
對於Flags列需要簡單說明下。
G 該路由通向一個網關（路由器），這種路由被稱爲間接路由。如果沒有設置本標誌，則表明路由的目的地與本機直接相連，
稱爲直接路由。
H 該路由通往一臺主機，也就是說，目的地址是一個完整的主機地址。如果沒有設置本標誌，則路由通往一個網絡，目的地址
是一個網絡地址：一個網絡號，或一個網絡號與子網號的組合。
S 該路由是靜態的。
C 該路由可被克隆以產生新的路由。在本路由表中有兩條路由設置了這個標誌：一條是到本地以太網140.252.13.32的路由，
ARP通過克隆該路由創建到以太網中其他特定主機的路由；另一條是到多播組224的路由，克隆該路由可以創建到特定多播
組（如224.0.0.1）的路由。
L 該路由含有鏈路層地址。本標誌應用於單播地址和多播地址。由ARP從以太網路由克隆而得到的所有主機路由都設置了本標誌。
R 環回驅動器（爲設有本標誌的路由而設計的普通接口）將拒絕所有使用該路由的數據報。
Net/3路由表採用Patricia樹結構來表示主機地址和網絡地址。待查找的地址和樹中的地址都看成比特序列。這樣就可以用相同
的函數來查找和維護不同類型的數。
查找路由表的目的就是爲了找到一個最能匹配給定目標的特定地址。我們稱這個給定的目標位查找鍵（search key）。所謂
最能匹配的地址，也就是說，一個能夠匹配的主機地址要優於一個能夠匹配的網絡地址；而一個能夠匹配的網絡地址要優於
默認地址。
每條路由表項都有一個對應的網絡掩碼，儘管在主機路由中沒有存儲掩碼，但它隱含了一個全1比特的掩碼。我們對查找鍵和
路由表項的掩碼進行邏輯與運算，如果得到的值與該路由表項的目的地址相同，則稱該路由表項是匹配的。對於某個給定的
查找鍵，我們會從路由表中找到多條這樣的匹配路由。
下圖給出了上面路由表的內部結構。
標有end的兩個陰影框是該書結構中帶有特殊標誌的葉節點，該標誌代表樹的端點。左邊的那個擁有一個全0鍵，而右邊的
擁有一個全1鍵，左邊的兩個標有end和default的框疊在一起，這兩個框有特殊的意義，它們與重複鍵有關。
方角框被稱爲內部結點或簡稱爲結點，圓角框被稱爲葉子。每一個內部結點對應於測試查找鍵的一個比特位，其左右各有
一個分支。每一個葉子對應於一個主機地址或者對應於一個網絡地址。如果在葉子下面有一個十六進制數，那麼這個葉子
就對應於一個網絡地址，該十六進程數就是葉子的網絡掩碼。如果在葉子下面沒有十六進制的掩碼，那麼這個葉子就是一個
主機地址，其隱含的掩碼是0xffffffff。
有一些內部節點也含有網絡掩碼，這些掩碼在回溯過程中使用。
比特比較式運用在插口地址結構上的，因此，在上圖給出的比特位置是從插口地址結構中的起始位置開始算的。下圖給出了
sockaddr_in結構中的比特位置。
下圖爲路由表中各個IP地址的比特表示形式。
下面舉一些例子來說明路由表的查找過程是如何完成的。
1.與主機地址匹配的例子
假定查找鍵是地址140.252.13.35。32爲1，33爲0，36爲1，57爲0，62爲1，63爲1。因此查找在140.252.13.35的葉子處
終止。查找鍵與路由表鍵完全匹配。
2.與網絡地址匹配的例子
假定查找鍵是127.0.0.2。32爲0，33爲1，63爲0，因此，查找在標有127.0.0.0的葉子處終止。查找鍵和路由表並沒有完全
匹配，因此，需要進一步看它是不是一個能夠匹配的網絡地址。對查找鍵和網絡掩碼0xff000000進行邏輯與運算，得到的
結果與該路由表鍵相同，即認爲該路由表項能夠匹配。
3.與默認地址匹配的例子
假定查找鍵是10.1.2.3。32爲0，33爲0，因此，查找標有end和default並帶有重複鍵的葉子處終止。在這兩個葉子中重複的
路由表鍵是0.0.0.0。查找鍵與路由表鍵值沒有完全匹配，因此，需要進一步看它是不是一個能夠匹配的網絡地址。這種匹配
運算要對每個含網絡掩碼的重複鍵都試一遍。第一個鍵沒有網絡掩碼，可以跳過不查。第二個鍵有一個0x00000000的掩碼。
查找鍵和這個掩碼的邏輯與運算，所得結果和路由表鍵0相等，即認爲該路由表項能夠匹配。這樣默認路由表就能用作匹配
路由。
3.帶回溯和克隆、並與主機地址相匹配的例子
假定查找鍵是224.0.0.5。32爲1,33爲1,35爲0,63爲1，因此，查找在標有224.0.0.1的葉子處結束。路由表的鍵值和查找關鍵字
並不相等，並且該路由表項不包含網絡掩碼，因此要進行回溯。
回溯向上移動一層，達到63對應的節點，節點含有掩碼0xff000000(如果沒有掩碼則繼續往上回溯)，因此對查找鍵和該掩碼
進行邏輯與運算，產生一個新的查找鍵224.0.0.0。再從這個結點開始一次新的查找。在新的查找鍵中63爲0，於是沿左分支
到達標有224.0.0.0的葉子。這個路由表鍵和邏輯與運算得到的查找鍵相匹配，因此這個路由表項是匹配的。
該路由表設置了克隆標誌，因此，以224.0.0.5爲地址創建一個新的葉子。新的路由表項是：
下圖從比特35對應的結點開始，給出了上面路由表樹右邊部分的新的排列。無論何時向樹中添加新的葉子，都需要兩個結點：
一個作爲葉子，另一個作爲測試某一位比特的內部結點。新創建的表項就返回給查找225.0.0.5的調用者。
下圖描述了所有涉及到的數據結構。
我們解釋下圖中的幾個要點。
rf_tables是指向radix_node_head結構的指針數組。每一個地址族都有一個數組與之對應。rt_tables[AF_INET]指向Internet
路由表樹的頂點。
radix_node_head結構包含三個radix_node結構。這三個結構式在初始化路由樹時創建的，中間的是樹的頂點。它對於上面
路由樹的bit32的結點框。三個radix_node結構中的第一個是路由樹中最左邊的葉子（與默認路由共享的重複），第三個結構
是最右邊的葉子。在一個空的路由表中，就只包含三個radix_node結構。
全局變量mask_rnhead也指向一個radix_node_head結構。它是包含了所有掩碼的一棵獨立樹的首部結構。上面的路由樹給出
了八個掩碼可知，有一個掩碼重複了四次，有兩個掩碼重複了一次。通過把掩碼放在一棵單獨的樹中，可以做到對每一個掩碼
只需要維護它的一個備份即可。
路由表樹是用rtentry結構創建的，上圖中有兩個rtentry結構。每一個rtentry結構包含兩個radix_node結構，因爲每次向樹中插入
一個新的路由時，都需要兩個結點：一個是內部結點，對應於某一位測試比特；另一個是葉子，對應於一個主機路由或一個網絡
路由。
存在於每一個UDP和TCP插口中的協議控制塊PCB中包含了一個指向rtentry結構的route結構。每次發送一個IP數據報時，UDP
和TCP輸出函數都傳遞一個指向PCB中route結構的指針，作爲調用ip_output的參數。使用相同路由的PCB都指向相同的路由
表項。
2.選路插口
下圖給出了12種不同類型的選路消息。消息類型位於rt_msghdr結構中的rtm_type字段。
3.函數調用
下圖顯示了各選路函數之間的關係。
rtalloc函數是由Internet協議調用的，用於查找到達指定目的地的路由。圖中還給出了在選路域中創建插口的五個典型程序。
arp處理ARP高速緩存，該ARP高速緩存被存儲在Net/3的IP路由表中。
gated和routed是選路守護進程，他們與其他路由器進行通信，當選路環境發生變化時，對內核的路由表進行操作。
route通常是由啓動腳本或系統管理員執行的一個程序，用於添加或刪除路由。
rwhod在啓動時會調用一個選路sysctl來測定連接的接口。
4.Radix結點數據結構
每一個路由表的表頭都是一個radix_node_head結構，而選路數中所有的節點都是radix_node結構。radix_node_head結構如
下圖所示：
rnh_treetop指向路由數頂端的radix_node結構，可以看到radix_node_head結構的最後一項分配了三個radix_node結構，
其中中間的那個被初始化爲樹的頂點。
從rnh_addaddr到rnh_walktree是七個函數指針，它們所指向的函數被調用以完成對樹的操作。下圖中，rn_inithead僅初始
化其中的四個指針，剩下的未被使用。
下圖給出了組成樹中結點的radix_node結構。
前5個成員是內部結點和葉子結點都有的成員，後面是一個union：如果結點是葉子，那麼它定義了三個成員；如果是內部
結點，那麼它定義了另外不同的三個成員。
rn_mklist是該節點掩碼鏈表的表頭。
rn_p指向該節點的父結點。
如果rn_b值大於等於0，那麼該結點爲內部結點，否則爲葉子。對於內部結點來說，rn_b就是要測試的比特位置。對於葉子
結點來說，rn_b是負的，它的值等於-1減去網絡掩碼索引。該索引是指壓那麼中出現的第一個零的比特位置。下圖給出了
掩碼的索引。
內部結點rn_bmask是個單字節的掩碼，用於檢測相應的比特位是0還是1。在葉子中它的值爲0
下圖給出了rn_flags的三個值。
對於葉子而言，rn_key指向插口地址結構，rn_mask指向保存掩碼的插口地址結構。如果rn_mask爲空，則其掩碼爲隱含的
全1值（即，該路由指向某個主機而不是某個網絡）。
5.選路結構
訪問內核路由信息的關鍵之處是：
1.rtalloc函數，用於查找通往目的地的路由。
2.route結構，它的值由rtalloc函數填寫。
3.route結構所指向的rtentry結構。
在UDP和TCP中使用的協議控制塊（PCB），其中包含了一個route結構。
ro_dst被定義成一個一般的插口地址結構，但對於internet協議而言，它就是一個sockaddr_in結構。
下圖給出了rtentry結構的定義。
結構中包含了兩個radix_node結構，每次向路由樹中添加一個新葉子的同時也要添加一個內部結點，rt_nodes[0]爲葉子，
rt_nodes[1]爲內部結點。
下圖給出了存儲在rt_flags中各種常量以及netstat輸出的相應Flags字符。
如果設置了RTF_GATEWAY標誌，那麼rt_gateway所含的插口地址結構的指針就指向網絡的地址。同樣，rt_gwroute就指向
該網關的rtentry。
rt_refcnt是一個計數器，保存正在包含該結構的引用數目。
當分配該結構存儲空間時，rt_use被初始化爲0，每次利用該路由輸出一份IP數據報時，其值會隨之遞增。
rt_ifp和rt_ifa分別指接口結構和接口地址結構。
rt_llinfo指針允許鏈路層協議在路由表中存儲該協議專用的結構指針。在介紹ARP時會描述如何使用該指針。
下圖給出了rtentry結構中含有的rt_metrics結構。
在TCP中會使用該結構中的六個成員。在ARP中會使用rmx_expire作爲每一個ARP路由項的定時器。
6.初始化：route_init和rtable_init函數
下圖給出了各協議族中與domain結構相關的字段。
PF_ROUTE域是唯一具有初始化函數的域。同樣，只有那些需要路由表的域纔有dom_rtattach函數，並且該函數總是rn_inithead。
選路域和Unix域並不需要路由表。
dom_rtoffset成員是以比特爲單位的選路過程中被檢測的第一個比特的偏移量（從域的插口地址結構的起始處開始計算）。
dom_maxrtkey給出了該結構的字節長度。
下圖列出了路由表初始化過程所包含的步驟。
在系統初始化時，內核的main函數將調用一次domaininit函數，ADDDOMAIN宏用於創建一個domain結構的鏈表，並調用
每個域的dom_init函數。
7.初始化：rn_init和rn_inithead函數
函數rn_init只被route_init調用一次，用於初始化radix函數使用的一些全局變量。
調用rn_inithead，初始化地址掩碼路由樹的首部，並使全局變量mask_rnhead指向radix_node_head結構。
下圖爲Internet協議創建的radix_node_head結構。
這三個radix_node結構組成了一棵樹：中間的結構是樹的頂點，第一個結構式樹的最左邊的葉子，左後一個結構是樹的最
右邊的葉子，這三個結點的父指針都指向中間的那個結點。
最左邊結點的鍵是全0（rn_zeros），最右邊結點的鍵是全1（rn_ones）。
這三個結點都設置了RNF_ROOT標誌，這說明它們都是構成樹的原始結點之一。它們也是唯一具有該標誌的結點。
8.重複鍵和掩碼列表
下面介紹radix_node結構中的兩個字段：一個是rn_dupedkey，它構成了附加的含重複鍵的radix_node結構鏈表；另一個
是rn_mklist，它是含網絡掩碼的radix_mask結構鏈表的開始。在上面的路由樹中最左邊標有end和default兩個框，這就是
重複鍵。最左邊設有RNF_ROOT標誌的結點有一個爲全0比特的鍵，但是它和默認路由的鍵相同。
下圖給出了兩個具有全0比特重複鍵的結點。
圖中最上面的結點即爲路由樹的頂點。接下來的兩個結點是葉子（他們的rn_b爲負值），其中第一個葉子的rn_dupedkey
成員指向第二個結點。
第一個葉子是rnh_nodes[0]結構，該結構是樹的左邊標有end的結點，它設有RNF_ROOT標誌。它的鍵被rn_inithead設爲
rn_zeros。
第二個葉子是默認路由表項。它的rn_key指向0.0.0.0的sockaddr_in結構，並具有一個全0的掩碼。
最後一個是radix_mask結構，樹的頂結點和默認路由對應的葉子都指向這個結構，這個列表時樹的頂結點的掩碼列表，在
查找網絡掩碼時，回溯算法將使用它。radix_mask結構列表和內部結點一起確定了運用於從該結點開始的子樹的掩碼。
應該注意：具有相同值得掩碼之間可以共享，但是具有相同值的鍵之間不能共享。
9.rn_match函數
在Internet協議中，它被稱爲rnh_matchaddr函數。它將被rtallocl函數調用（而rtallocl函數將被rtalloc函數調用），具體
算法如下：
1.從樹的頂端開始搜索，直到到達與查找鍵比特相應的葉子，檢測該葉子，看能夠得到一個精確的匹配。
2.檢測該葉節點，看是否能夠得到匹配的網絡地址。
3.回溯。