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ip 路由选项

發布時間：2024/3/24 编程问答 45 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 ip 路由选项小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

1.ip頭中選項格式由于IP首部中可以存在選項，且可以同時存在多個選項，因此IP首部的長度是可變的，IPv4允許選項最長可達40字節。選項的格式有單字節和多字節兩種，單字節的即只包括一個字節的選項類型，而多字節的則除一個字節的類型之外，還包括選項長度以及選項數據等。多字節的選項格式如下所示：所有選項都以1字節類型(type)字段開始。在多字節選項中，類型字段后面緊接著一個長度(len)字段，其他的字節是數據(data)。許多選項數據字段的第一個字節是1字節的位移(offset)字段，指向數據字段內的某個字節。長度字節的計算覆蓋了類型、長度和數據字段。類型被繼續分成三個子字段： 1 bit 備份(copied )標志、2 bit 類(class)字段和5 bit 數字(number)字段。
2.linux內核存儲ip選項的結構

struct ip_options {

????__u32????????faddr;//存在寬松路由或嚴格路由選項時，用來記錄嚇一跳的IP地址

????unsigned char????optlen;//標識IP首部中選項所占的字節數

????unsigned char????srr;//記錄寬松路由或嚴格路由選項在IP首部中的偏移量，即選項的第一個字節的地址

?????????????????????????? 減去IP首部的第一個字節的地址

????unsigned char????rr;//用于記錄記錄路徑選項在IP首部中的偏移量

????unsigned char????ts;

????unsigned char????is_setbyuser:1,

????????????is_data:1,

????????????is_strictroute:1,

????????????srr_is_hit:1,

????????????is_changed:1,

????????????rr_needaddr:1,

????????????ts_needtime:1,

????????????ts_needaddr:1;

????unsigned char????router_alert;

????unsigned char????cipso;

????unsigned char????__pad2;

????unsigned char????__data[0];//若選項有數據則從該字段開始，使之緊跟在ip_options結構后面，最多不

???????????????????????????????? 超過40字節

};

3.寬松路由選項（LSRR）和嚴格路由選項（SSRR）

LSRR在選項的ip地址列表中并不列出一條完備而嚴格的路徑，而是只給出路徑中的某些關鍵點。在關鍵的之間可以通過路由器的自動路由選擇功能進行路由，此選項在數據包分片的時候也必須被復制。

SSRR選項要求數據包必須嚴格按照發送方規定的路徑經過每一個路由器，這些路由器應該是一一相連的，每兩個指定的路由器之間不能有其他未指定的路由器，且路由器的順序是不能改變的。如果數據包在傳輸時無法直接到達下一跳指定的路由器，路由器就會丟棄該數據包，然后產生一個源路由失敗的目的不可達的ICMP差錯報文報告給發送方。

內核定義的ip選項類型值：

/* IP options */

#define IPOPT_COPY????????0x80

#define IPOPT_CLASS_MASK????0x60

#define IPOPT_NUMBER_MASK????0x1f

#define????IPOPT_COPIED(o)????????((o)&IPOPT_COPY)

#define????IPOPT_CLASS(o)????????((o)&IPOPT_CLASS_MASK)

#define????IPOPT_NUMBER(o)????????((o)&IPOPT_NUMBER_MASK)

#define????IPOPT_CONTROL????????0x00

#define????IPOPT_RESERVED1????????0x20

#define????IPOPT_MEASUREMENT????0x40

#define????IPOPT_RESERVED2????????0x60

#define IPOPT_END????(0 |IPOPT_CONTROL)

#define IPOPT_NOOP????(1 |IPOPT_CONTROL)

#define IPOPT_SEC????(2 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)

#define IPOPT_LSRR????(3 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)//寬松路由的type值，即0x83

#define IPOPT_TIMESTAMP????(4 |IPOPT_MEASUREMENT)

#define IPOPT_CIPSO????(6 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)

#define IPOPT_RR????(7 |IPOPT_CONTROL)

#define IPOPT_SID????(8 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)

#define IPOPT_SSRR????(9 |IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)//嚴格路由的type值，即0x89

#define IPOPT_RA????(20|IPOPT_CONTROL|IPOPT_COPY)

4.分析一個完整的ip選項處理流程（從setsockopt設置選項到發送syn、路由節點接收syn到轉發syn及目的端接收syn到發送synack的ip選項的處理過程）

（1）從setsockopt設置選項到發送syn

用戶層socket編程可以通過setsockopt來設置ip選項，在connect前設置選項值

setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_OPTIONS,(void*)opt,optlen);

setsockopt系統調用在內核中的實現，之前已經介紹過了。現在我們直接跳到函數

int ip_setsockopt(struct sock *sk, int level,

????????int optname, char __user *optval, int optlen)

{

??? ......

????err = do_ip_setsockopt(sk, level, optname, optval, optlen);//IPPPROTO_IP的處理函數

??? ......

}

static int do_ip_setsockopt(struct sock *sk, int level,

????????int optname, char __user *optval, int optlen)

{

????struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);

??? ......

????lock_sock(sk);

????switch (optname) {

????????case IP_OPTIONS://ip_options選項處理

????????{

????????????struct ip_options * opt = NULL;

????????????if (optlen > 40 || optlen < 0)

????????????????goto e_inval;

????????????err = ip_options_get_from_user(&opt, optval, optlen);

????????????if (err)

????????????????break;

????????????if (inet->is_icsk) {

????????????????struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);

????????????????......

????????????????????if (inet->opt)

????????????????????????icsk->icsk_ext_hdr_len -= inet->opt->optlen;

????????????????????if (opt)

????????????????????????icsk->icsk_ext_hdr_len += opt->optlen;

????????????????????icsk->icsk_sync_mss(sk, icsk->icsk_pmtu_cookie);

??????????????? ......

????????????}

????????????opt = xchg(&inet->opt, opt);//將opt與inet->opt交換；現在inet->opt中存儲了我們解

????????????????????????????????????????? 析過的選項的值，inet->opt->faddr為下一跳的地址

????????????kfree(opt);

????????????break;

????????}

????????......

}

int ip_options_get_from_user(struct ip_options **optp, unsigned char __user *data, int optlen)

{

????struct ip_options *opt = ip_options_get_alloc(optlen);

????if (!opt)

????????return -ENOMEM;

????if (optlen && copy_from_user(opt->__data, data, optlen)) {//?應用層數據拷貝到opt->__da

???????????????????????????????????????????????????????????????? ta指向的內存處

????????kfree(opt);

????????return -EFAULT;

????}

????return ip_options_get_finish(optp, opt, optlen);//解析opt信息并用optp返回

}

static int ip_options_get_finish(struct ip_options **optp,

???????????????? struct ip_options *opt, int optlen)

{

????while (optlen & 3)

????????opt->__data[optlen++] = IPOPT_END;//如IP選項內容不是以四字節對齊的，則將未對齊部分用選

??????????????????????????????????????????? 項列表結束符填充，使之對齊

????opt->optlen = optlen;

????opt->is_data = 1;

????opt->is_setbyuser = 1;

????if (optlen && ip_options_compile(opt, NULL)) {//解析IP選項信息塊各字段值

????????kfree(opt);

????????return -EINVAL;

????}

????kfree(*optp);

????*optp = opt;

????return 0;

}

int ip_options_compile(struct ip_options * opt, struct sk_buff * skb)

{

??????? ......

????????switch (*optptr) {

???????? case IPOPT_SSRR:

???????? case IPOPT_LSRR:

????????????if (optlen < 3) {//1字節type，1字節len，1字節offset

????????????????pp_ptr = optptr + 1;

????????????????goto error;

????????????}

????????????if (optptr[2] < 4) {//offset至少為4，指向第一個ip

????????????????pp_ptr = optptr + 2;

????????????????goto error;

????????????}

????????????/* NB: cf RFC-1812 5.2.4.1 */

????????????if (opt->srr) {

????????????????pp_ptr = optptr;

????????????????goto error;

????????????}

????????????if (!skb) {

????????????????if (optptr[2] != 4 || optlen < 7 || ((optlen-3) & 3)) {//至少能容下一個ip

????????????????????pp_ptr = optptr + 1;

????????????????????goto error;

????????????????}

????????????????memcpy(&opt->faddr, &optptr[3], 4);//取出第一個地址作為下一跳地址，

???????????????????????????????????????????????????? opt->faddr為下一跳的地址

????????????????if (optlen > 7)

????????????????????memmove(&optptr[3], &optptr[7], optlen-7);//在路徑列表中多于一個地址

???????????????????????????????????????????????????????時，將剩余的所有地址往前移動4個字節

????????????}

????????????opt->is_strictroute = (optptr[0] == IPOPT_SSRR);//記錄是否為嚴格路由選項

????????????opt->srr = optptr - iph;//記錄源路由選項在IP首部的偏移量

????????????break;

??????????? ......

}

options的offset項沒有修改，它指向了源地址路由的下一個節點，因為此時第一個路由節點已經從選項中刪除，其他路由節點向前移動了4個字節

應用層socket編程connect函數將執行系統調用sys_connect

asmlinkage long sys_connect(int fd, struct sockaddr __user *uservaddr, int addrlen)

{

????struct socket *sock;

??? ......

????err = sock->ops->connect(sock, (struct sockaddr *) address, addrlen,

???????????????? sock->file->f_flags);

????......

}

sock->ops指向注冊的proto_ops鉤子，此時為tcp_prot

struct proto tcp_prot = {

????.name????????????= "TCP",

??? ......

????.connect????????= tcp_v4_connect,

????......

};

int tcp_v4_connect(struct sock *sk, struct sockaddr *uaddr, int addr_len)

{

????struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);

????struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);

????struct sockaddr_in *usin = (struct sockaddr_in *)uaddr;

??? ......

????nexthop = daddr = usin->sin_addr.s_addr;

????if (inet->opt && inet->opt->srr) {//將臨時變量下一跳地址和目的地址值都暫時設置為connect參

?????????????????????????? ?數中的地址，如果使用源地址路由，則將下一跳地址設置為IP選項中的faddr

????????if (!daddr)

????????????return -EINVAL;

????????nexthop = inet->opt->faddr;

????}

????tmp = ip_route_connect(&rt, nexthop, inet->saddr,//查找路由緩存項

???????????? RT_CONN_FLAGS(sk), sk->sk_bound_dev_if,

???????????? IPPROTO_TCP,

???????????? inet->sport, usin->sin_port, sk, 1);//

????if (tmp < 0) {

????????if (tmp == -ENETUNREACH)

????????????IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_OUTNOROUTES);

????????return tmp;

????}

??? ......

????err = tcp_connect(sk);//發送syn包

????rt = NULL;

????if (err)

????????goto failure;

??? ......

}

int tcp_connect(struct sock *sk)

{

??? ......

????buff = alloc_skb_fclone(MAX_TCP_HEADER + 15, sk->sk_allocation);//分配skbuff

??? ......

????tcp_transmit_skb(sk, buff, 1, GFP_KERNEL);//構造tcp頭和ip頭并發送

????......

}

static int tcp_transmit_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int clone_it, gfp_t gfp_mask)

{

??? ......

????err = icsk->icsk_af_ops->queue_xmit(skb, 0);//構造ip頭并發送，queue_xmit注冊為

????????????????????????????????????????????????? ip_queue_xmit函數

??? ......

}

struct inet_connection_sock_af_ops ipv4_specific = {

????.queue_xmit???? = ip_queue_xmit,

??? ......

};

int ip_queue_xmit(struct sk_buff *skb, int ipfragok)

{

????struct sock *sk = skb->sk;

????struct inet_sock *inet = inet_sk(sk);

????struct ip_options *opt = inet->opt;

????struct rtable *rt;

????struct iphdr *iph;

??? ......

????????/* Use correct destination address if we have options. */

????????daddr = inet->daddr;

????????if(opt && opt->srr)//如果使用源地址路由，下一跳為inet->opt->faddr,即選項中的第一個地址

????????????daddr = opt->faddr;

????????{

????????????struct flowi fl = { .oif = sk->sk_bound_dev_if,

???????????????????? .nl_u = { .ip4_u =

???????????????????????? { .daddr = daddr,

????????????????????????????.saddr = inet->saddr,

????????????????????????????.tos = RT_CONN_FLAGS(sk) } },

???????????????????? .proto = sk->sk_protocol,

???????????????????? .uli_u = { .ports =

???????????????????????? { .sport = inet->sport,

???????????????????????????? .dport = inet->dport } } };

????????????/* If this fails, retransmit mechanism of transport layer will

???????????? * keep trying until route appears or the connection times

???????????? * itself out.

???????????? */

????????????security_sk_classify_flow(sk, &fl);

????????????if (ip_route_output_flow(&rt, &fl, sk, 0))

????????????????goto no_route;

????????}

????????sk_setup_caps(sk, &rt->u.dst);

????}

????skb->dst = dst_clone(&rt->u.dst);

packet_routed:

????if (opt && opt->is_strictroute && rt->rt_dst != rt->rt_gateway)//如果是嚴格路由選項，并且網關地址和路由的下一跳不一致則中斷處理流程，這也是嚴格路由所要求的：下一跳必須是選項中的順序的地址

????????goto no_route;

??? ......

????iph->saddr = rt->rt_src;

????iph->daddr = rt->rt_dst;//目的地址已經是路由的下一跳地址，即為選項中的第一個地址，即為

??????????????????????????????inet->opt->faddr

????skb->nh.iph = iph;

????/* Transport layer set skb->h.foo itself. */

????if (opt && opt->optlen) {

????????iph->ihl += opt->optlen >> 2;

????????ip_options_build(skb, opt, inet->daddr, rt, 0);//將目的地址到options中最后一個ip地

???????????????????????????????????????????????????????? 址后面

????}

??? ......

}

發送syn的處理告一段落，將通過一個實例來體現這一流程：

實驗一（LSRR）：

客戶端：192.168.18.73 路由節點1：192.168.18.71 路由節點2:192.168.18.72 服務器端：192.168.18.76 18.71上18.0網段有個網關192.168.18.79

18.73抓包（發送syn包）結果如下：

一個NOP是為了對齊而設置的。從圖中可以看出目的地址改為了options中首個ip地址，偏移量指向了下一個路由節點地址，絕對目的地址被加入了options末尾。len為1個字節的type+1個字節len+1個字節的offset+2個四個字節的ip地址

如果在73上設定網關18.79后，syn包發送不受影響

實驗二（SSRR）：

如果設定18.79網關，syn包就發不出去了，原因在ip_queue_xmit函數中分析過了

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ip 路由选项的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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