1.ip頭中選項(xiàng)格式 由于IP首部中可以存在選項(xiàng)，且可以同時(shí)存在多個(gè)選項(xiàng)，因此IP首部的長(zhǎng)度是可變的，IPv4允許選項(xiàng)最長(zhǎng)可達(dá)40字節(jié)。選項(xiàng)的格式有單字節(jié)和多字節(jié)兩種，單字節(jié)的即只包括一個(gè)字節(jié)的選項(xiàng)類型，而多字節(jié)的則除一個(gè)字節(jié)的類型之外，還包括選項(xiàng)長(zhǎng)度以及選項(xiàng)數(shù)據(jù)等。 多字節(jié)的選項(xiàng)格式如下所示： 所有選項(xiàng)都以1字節(jié)類型(type)字段開(kāi)始。在多字節(jié)選項(xiàng)中，類型字段后面緊接著一個(gè)長(zhǎng)度(len)字段，其他的字節(jié)是數(shù)據(jù)(data)。許多選項(xiàng)數(shù)據(jù)字段的第一個(gè)字節(jié)是1字節(jié)的位移(offset)字段，指向數(shù)據(jù)字段內(nèi)的某個(gè)字節(jié)。長(zhǎng)度字節(jié)的計(jì)算覆蓋了類型、長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)字段。類型被繼續(xù)分成三個(gè)子字段： 1 bit 備份(copied )標(biāo)志、2 bit 類(class)字段和5 bit 數(shù)字(number)字段。
2.linux內(nèi)核存儲(chǔ)ip選項(xiàng)的結(jié)構(gòu)

struct ip_options {

????__u32????????faddr;//存在寬松路由或嚴(yán)格路由選項(xiàng)時(shí)，用來(lái)記錄嚇一跳的IP地址

????unsigned char????optlen;//標(biāo)識(shí)IP首部中選項(xiàng)所占的字節(jié)數(shù)

????unsigned char????srr;//記錄寬松路由或嚴(yán)格路由選項(xiàng)在IP首部中的偏移量，即選項(xiàng)的第一個(gè)字節(jié)的地址

?????????????????????????? 減去IP首部的第一個(gè)字節(jié)的地址

????unsigned char????rr;//用于記錄記錄路徑選項(xiàng)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(xiàng)有數(shù)據(jù)則從該字段開(kāi)始，使之緊跟在ip_options結(jié)構(gòu)后面，最多不

???????????????????????????????? 超過(guò)40字節(jié)

};

3.寬松路由選項(xiàng)（LSRR）和嚴(yán)格路由選項(xiàng)（SSRR）

LSRR在選項(xiàng)的ip地址列表中并不列出一條完備而嚴(yán)格的路徑，而是只給出路徑中的某些關(guān)鍵點(diǎn)。在關(guān)鍵的之間可以通過(guò)路由器的自動(dòng)路由選擇功能進(jìn)行路由，此選項(xiàng)在數(shù)據(jù)包分片的時(shí)候也必須被復(fù)制。

SSRR選項(xiàng)要求數(shù)據(jù)包必須嚴(yán)格按照發(fā)送方規(guī)定的路徑經(jīng)過(guò)每一個(gè)路由器，這些路由器應(yīng)該是一一相連的，每?jī)蓚€(gè)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(shù)據(jù)包在傳輸時(shí)無(wú)法直接到達(dá)下一跳指定的路由器，路由器就會(huì)丟棄該數(shù)據(jù)包，然后產(chǎn)生一個(gè)源路由失敗的目的不可達(dá)的ICMP差錯(cuò)報(bào)文報(bào)告給發(fā)送方。

內(nèi)核定義的ip選項(xiàng)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(yán)格路由的type值，即0x89

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

4.分析一個(gè)完整的ip選項(xiàng)處理流程（從setsockopt設(shè)置選項(xiàng)到發(fā)送syn、路由節(jié)點(diǎn)接收syn到轉(zhuǎn)發(fā)syn及目的端接收syn到發(fā)送synack的ip選項(xiàng)的處理過(guò)程）

（1）從setsockopt設(shè)置選項(xiàng)到發(fā)送syn

用戶層socket編程可以通過(guò)setsockopt來(lái)設(shè)置ip選項(xiàng)，在connect前設(shè)置選項(xiàng)值

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

setsockopt系統(tǒng)調(diào)用在內(nèi)核中的實(shí)現(xiàn)，之前已經(jīng)介紹過(guò)了。現(xiàn)在我們直接跳到函數(shù)

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(shù)

??? ......

}

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(xiàng)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(xiàn)在inet->opt中存儲(chǔ)了我們解

????????????????????????????????????????? 析過(guò)的選項(xiàng)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(yīng)用層數(shù)據(jù)拷貝到opt->__da

???????????????????????????????????????????????????????????????? ta指向的內(nèi)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(xiàng)內(nèi)容不是以四字節(jié)對(duì)齊的，則將未對(duì)齊部分用選

??????????????????????????????????????????? 項(xiàng)列表結(jié)束符填充，使之對(duì)齊

????opt->optlen = optlen;

????opt->is_data = 1;

????opt->is_setbyuser = 1;

????if (optlen && ip_options_compile(opt, NULL)) {//解析IP選項(xiàng)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(jié)type，1字節(jié)len，1字節(jié)offset

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

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

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

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

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

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

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

????????????????memcpy(&opt->faddr, &optptr[3], 4);//取出第一個(gè)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(gè)地址

???????????????????????????????????????????????????????時(shí)，將剩余的所有地址往前移動(dòng)4個(gè)字節(jié)

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

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

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

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

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

}

options的offset項(xiàng)沒(méi)有修改，它指向了源地址路由的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)第一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)已經(jīng)從選項(xiàng)中刪除，其他路由節(jié)點(diǎn)向前移動(dòng)了4個(gè)字節(jié)

應(yīng)用層socket編程connect函數(shù)將執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)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(cè)的proto_ops鉤子，此時(shí)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(shí)變量下一跳地址和目的地址值都暫時(shí)設(shè)置為connect參

?????????????????????????? ?數(shù)中的地址，如果使用源地址路由，則將下一跳地址設(shè)置為IP選項(xiàng)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(xiàng)

???????????? 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(fā)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(gòu)造tcp頭和ip頭并發(fā)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(gòu)造ip頭并發(fā)送，queue_xmit注冊(cè)為

????????????????????????????????????????????????? ip_queue_xmit函數(shù)

??? ......

}

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(xiàng)中的第一個(gè)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(yán)格路由選項(xiàng)，并且網(wǎng)關(guān)地址和路由的下一跳不一致則中斷處理流程，這也是嚴(yán)格路由所要求的：下一跳必須是選項(xiàng)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(jīng)是路由的下一跳地址，即為選項(xiàng)中的第一個(gè)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(gè)ip地

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

????}

??? ......

}

發(fā)送syn的處理告一段落，將通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)體現(xiàn)這一流程：

實(shí)驗(yàn)一（LSRR）：

客戶端：192.168.18.73 路由節(jié)點(diǎn)1：192.168.18.71 路由節(jié)點(diǎn)2:192.168.18.72 服務(wù)器端：192.168.18.76 18.71上18.0網(wǎng)段有個(gè)網(wǎng)關(guān)192.168.18.79

18.73抓包（發(fā)送syn包）結(jié)果如下：

一個(gè)NOP是為了對(duì)齊而設(shè)置的。從圖中可以看出目的地址改為了options中首個(gè)ip地址，偏移量指向了下一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)地址，絕對(duì)目的地址被加入了options末尾。len為1個(gè)字節(jié)的type+1個(gè)字節(jié)len+1個(gè)字節(jié)的offset+2個(gè)四個(gè)字節(jié)的ip地址

如果在73上設(shè)定網(wǎng)關(guān)18.79后，syn包發(fā)送不受影響

實(shí)驗(yàn)二（SSRR）：

如果設(shè)定18.79網(wǎng)關(guān)，syn包就發(fā)不出去了，原因在ip_queue_xmit函數(shù)中分析過(guò)了

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ip 路由选项的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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