你是否遇到过这样的场景？ 工控现场有两个不同网段的设备（如 192.168.1.0/24 和 10.0.0.0/24），需要让它们互通；或者说手头有一块双网口的Linux开发板（如树莓派、RK3568等），想把它改造成“迷你路由器”。
为什么能实现跨网段通信 #
核心原理 #
- 路由器的本质：路由器通过多个网口连接不同子网，并根据路由表转发数据包。
- IP转发（IP Forwarding）：Linux内核支持IP转发功能，可将开发板变成“软件路由器”。
- *子网隔离与通信：不同网段的设备默认无法直接通信，需通过路由设备中转。
IP转发 #
那么稍微陌生一点的应该是IP转发了，那什么是IP转发呢?
IP转发（IP Forwarding） 是Linux内核的一项核心功能，允许系统将接收到的网络数据包从一个网络接口（如 eth0）转发到另一个接口（如 eth1）。这本质上实现了路由器的核心功能——在不同网络之间传递数据包。
IP转发的工作原理
- 数据包处理流程
- 当数据包到达开发板的某个网口（如 eth0）时，内核会检查目标IP地址。
- 如果目标地址属于另一个子网（如 10.0.0.0/24），且IP转发已启用，内核会将数据包转发到对应的接口（如 eth1）。
- 若未启用IP转发，内核会直接丢弃非本机接收的数据包。
- 依赖条件
- 路由表：内核通过路由表决定数据包的转发路径。
- 防火墙规则：需允许转发流量（如 iptables 或 nftables 规则）。
- NAT（可选）：若需要隐藏内部网络或共享公网IP，需配置网络地址转换。
- 实现方式
- 直接路由：开发板直接连接两个子网，仅需启用IP转发即可，那么下面小哥也会跟大家重点谈谈这种方式。
- NAT转发：若需访问外网，需额外配置NAT。
环境准备 #
- 软硬件准备：双网口Linux开发板，两个子网的设备，下面相关的配置小哥会以Systemd启动服务进行说明。
- 拓扑示意：
分步配置教程 #
- 配置双网口IP地址（Systemd-networkd）
目标：为 eth0 和 eth1 分配静态IP。
- 创建配置文件：
# 配置 eth0（子网A）
sudo vim /etc/systemd/network/10-eth0.network
输入以下内容：
[Match]
Name=eth0
[Network]
Address=192.168.1.100/24
# 若需设置网关（如连接外网）
# Gateway=192.168.1.1
- 同理配置 eth1：
sudo nano /etc/systemd/network/10-eth1.network
[Match]
Name=eth1
[Network]
Address=10.0.0.100/24
- 重启服务生效：
sudo systemctl restart systemd-networkd
验证IP配置：
ip addr show eth0 && ip addr show eth1
- 启用IP转发
编辑sysctl配置文件：
sudo vim /etc/sysctl.d/99-ip-forward.conf
添加内容：
net.ipv4.ip_forward=1
立即生效：
sudo sysctl --system
验证：
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# 输出应为 1
- 配置防火墙（允许流量转发）
创建iptables规则文件：
sudo nano /etc/iptables/rules.v4
添加规则：
*filter
:INPUT ACCEPT [0:0]
:FORWARD ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
-A FORWARD -i eth0 -o eth1 -j ACCEPT
-A FORWARD -i eth1 -o eth0 -j ACCEPT
COMMIT
创建Systemd服务加载规则：
sudo nano /etc/systemd/system/load-iptables.service
内容：
[Unit]
Description=Load iptables rules
After=network.target
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/sbin/iptables-restore /etc/iptables/rules.v4
[Install]
WantedBy=multi-user.target
启用服务：
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now load-iptables.service
- 配置路由（可选）
若子网A或B需要访问其他外部网络（如互联网），需添加默认路由，后面小哥会聊一下，为什么访问外网需要设置网关：
# 示例：通过 eth0 的网关访问外网
sudo vim /etc/systemd/network/10-eth0.network
在 [Network] 部分添加：
Gateway=192.168.1.1
测试与验证 #
- 从子网A设备ping子网B设备
ping 10.0.0.200
- 从子网B设备ping子网A设备
ping 192.168.1.200
- 检查路由表
ip route show
预期输出包含两个直连子网：
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.100
10.0.0.0/24 dev eth1 proto kernel scope link src 10.0.0.100
前面谈到访问外网需要配置路由，可能有些朋友还不太好理解，这里详细说明下:
假设你生活在一个小镇（子网A，地址范围 192.168.1.0/24），镇上每家每户都有一个门牌号（如 192.168.1.2、192.168.1.3）。
- 本地通信
如果你想给邻居送一封信（数据包），可以直接投递到邻居家的信箱（ARP协议直接通信）。
而且当采用双网口Linux开发板，由于启动了IP转发，允许了内核转发跨接口的数据包，两个端口设置好IP口那么直连子网的IP会自动的生成，也就是上面通过ip route show命令看到的，不过这个的前提是两个子网都不访问外网的情况。总结起来就是双网口开发板连接两个本地子网时，必须配置接口IP、启用IP转发，并确保子网设备将开发板设为网关。开发板会自动管理直连子网的路由，无需额外设置路由IP（如静态路由或默认网关）。
- 外部通信
如果你想给另一个城市的朋友（如互联网上的服务器 8.8.8.8）寄信，必须通过小镇的邮局（网关）中转，属于非直连子网，若开发板需要访问另一个子网（如 172.16.0.0/24），且该子网需通过网关 192.168.1.1到达，则需设置网关或静态路由。
- 注意
在双网口开发板中，通常只有一个网口需要设置网关（通常是连接外网的接口），避免路由冲突。
Gateway=192.168.1.1 # 关键：定义默认路由
验证路由表
$ ip route show
default via 192.168.1.1 dev eth0 # 默认路由指向网关
192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 192.168.1.100
10.0.0.0/24 dev eth1 proto kernel scope link src 10.0.0.100
配置NAT访问外网 #
若子网B设备需通过开发板访问外网，添加NAT规则：
# 修改 /etc/iptables/rules.v4
*nat
-A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
COMMIT
重启服务：
sudo systemctl restart load-iptables.service
通过一块双网口开发板 就搭建了一个跨网段路由系统。无论是工业现场还是智能家居，这种低成本、高灵活性的方案都值得尝试！