关于SO_DONTROUTE套接口选项的说明

1月 012013

转自：http://blog.csdn.net/sherlockhua/article/details/5365873

1 引子

在上一篇关于如何将套接口绑定到网络接口上的文章中，我曾经以为采用 SO_DONTROUTE 套接口选项能够实现和SO_BINDTODEVICE 选项同样的功能。但是实践证明不是这样。那么，其原因到底是为什么呢？ SO_DONTROUTE 套接口选项真正的作用是什么呢？本文将对此予以解答。

2 问题求解

在 socket(7) 中对 SO_DONTROUTE 选项的说明如下：

SO_DONTROUTE

Don’t send via a gateway, only send to directly connected hosts.

The same effect can be achieved by setting the MSG_DONTROUTE

flag on a socket send(2) operation. Expects an integer boolean

flag.

这段话的核心意思是 SO_DONTROUTE 选项将导致数据包不经由网关发送，而是发往直接相连的主机。该套接口选项合法的值是整数形式的布尔标志值。

上述说明看起来似乎很明了，但是我 google 到的一些资料又说这个套接口选项将会绕过（ bypass ）路由表发送数据包，而且连 W. Richard Stevens 也是这样说的：“此选项规定发出的分组将旁路底层协议的正常路由机制。例如，对于 IPv4，分组被指向适当的本地接口，也就是目的地址的网络和子网部分所确定的本地接口。如果本地接口不能由目的地址确定（例如，目的主机不再一个点对点链路的另一端上，也不在一个共享网络上），则返回 ENETUNREACH 错误。……此选项经常由路由守护进程（ routed 和 gated ）用来旁路路由表（路由表不正确的情况下），强制一个分组从某个特定接口发出。” [UNIX 网络编程（第 1 卷），清华大学出版社，第 157 页 ] 。我不得不承认，正是这里的最后一句话，直接导致我认为可以通过 SO_DONTROUTE 套接口选项完成和 SO_BINDTODEVICE 同样的功能。但是实际上却并不是这样的。

为了解决这个问题，我编写了一个测试程序 udpsend2.c 。该程序要求要有三个参数，其中，第二个参数是数据包目的地的 IP 地址，第三个参数是一个开关，当为 on 时开启 SO_DONTROUTE 选项，当为 off 时关闭 SO_DONTROUTE 选项，默认情况下该选项是打开的。如果您理解该程序有困难，请先阅读《 UNIX 网络编程（第 1 卷）》。

/*
  * $file:   udpsend2.c
  * $func: test SO_DONTROUTE socket option,
  *                 sending UDP packets.
  * $author:     rockins
  * $email:       ybc2084@163.com
  * $date: Sat Jan 20 16:38:23 CST 2007

  * $all copyleft, say, completely free
  */

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <net/if.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

#define    BUFF_SIZE    512         /*data buffer size*/
#define    REMOTE_PORT    9999       /*remote port, not important*/

signed int len = 0;                 /*sending bytes in once time*/

int
main(int argc, char *argv[])
{
       int sock;
       struct sockaddr_in remote_addr;
       int dontroute = 1;
       unsigned char buff[BUFF_SIZE];
       int i;

       /*check arguments*/
       if (argc != 3) {
              printf("usage: a.out <REMOTE_IP> [on | off]/n"
                    "default is switch on SO_DONTROUTE option/n");
              exit(-1);
       }

       /*determine switch SO_DONTROUTE or not*/
       if (!strcmp(argv[2], "on"))
              dontroute = 1;
       else if (!strcmp(argv[2], "off"))
              dontroute = 0;

       /*stuff buffer*/
       for (i = 0; i < BUFF_SIZE; i++) {
              buff[i] = 'X';
       }

       /*create socket*/
       if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
              perror("socket()");
              exit(-1);
       }
       /*set SO_DONTROUTE option*/
       if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_DONTROUTE,
                                   &dontroute, sizeof(dontroute)) < 0) {
              perror("setsockopt()");
              exit(-1);
       }

       /*remote address structure*/
       memset(&remote_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
       remote_addr.sin_family = AF_INET;
       remote_addr.sin_port = htons(REMOTE_PORT);
       remote_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

       /*data sending process*/
       len = sendto(sock, buff, BUFF_SIZE, 0,
                     (struct sockaddr *)&remote_addr,
                     sizeof(struct sockaddr_in));
       if (len < 0) {
              perror("sendto()");
              exit(-1);
       }
       printf("send %d to remote end.../n", len);
       return (0);
}

* $file: udpsend2.c

* $func: test SO_DONTROUTE socket option,

* sending UDP packets.

* $author: rockins

* $email: ybc2084@163.com

* $date: Sat Jan 20 16:38:23 CST 2007

* $all copyleft, say, completely free

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <net/if.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#define BUFF_SIZE 512 /*data buffer size*/

#define REMOTE_PORT 9999 /*remote port, not important*/

signed int len = 0; /*sending bytes in once time*/

int

main(int argc, char *argv[])

{

int sock;

struct sockaddr_in remote_addr;

int dontroute = 1;

unsigned char buff[BUFF_SIZE];

int i;

/*check arguments*/

if (argc != 3) {

printf("usage: a.out <REMOTE_IP> [on | off]/n"

"default is switch on SO_DONTROUTE option/n");

exit(-1);

}

/*determine switch SO_DONTROUTE or not*/

if (!strcmp(argv[2], "on"))

dontroute = 1;

else if (!strcmp(argv[2], "off"))

dontroute = 0;

/*stuff buffer*/

for (i = 0; i < BUFF_SIZE; i++) {

buff[i] = 'X';

}

/*create socket*/

if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {

perror("socket()");

exit(-1);

}

/*set SO_DONTROUTE option*/

if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_DONTROUTE,

&dontroute, sizeof(dontroute)) < 0) {

perror("setsockopt()");

exit(-1);

}

/*remote address structure*/

memset(&remote_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));

remote_addr.sin_family = AF_INET;

remote_addr.sin_port = htons(REMOTE_PORT);

remote_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

/*data sending process*/

len = sendto(sock, buff, BUFF_SIZE, 0,

(struct sockaddr *)&remote_addr,

sizeof(struct sockaddr_in));

if (len < 0) {

perror("sendto()");

exit(-1);

}

printf("send %d to remote end.../n", len);

return (0);

}

如下编译程序：

[root@cyc src]# gcc -g -o udpsend2 udpsend2.c

3 对比测试

首先介绍一下初始时刻测试环境的设置情况，如下所示：

[root@cyc src]# uname -a

Linux cyc 2.4.20-8 #4 Sat Jan 20 19:42:09 CST 2007 i686 i686 i386 GNU/Linux

[root@cyc src]# ifconfig

eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0D:87:EA:E3:AF

inet addr:202.115.26.224 Bcast:202.115.26.255 Mask:255.255.255.0

UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:40016 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:85327 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:100

RX bytes:3063524 (2.9 Mb) TX bytes:36469606 (34.7 Mb)

Interrupt:11 Base address:0xc000

[root@cyc src]# route

Kernel IP routing table

Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface

202.115.26.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0

default 202.115.26.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0

这里，作者所在的子网为 202.115.26.0/24 ，默认网关为 202.115.26.1 ，用于发送数据包的主机为 202.115.26.224 。用于接收数据的两台远端主机的 IP 地址分别为 202.115.26.193 和 202.112.14.184 。 202.115.26.193 与发送主机 202.115.26.224 位于同一网段内，通过交换机相连；而 202.112.14.184 则与发送主机 202.115.26.224 之间没有直接相连，中间通过多个路由器连接。连接示意图如下所示：

3.1 同网段的测试

首先测试的是 202.115.26.193 。路由表设置如下所示：

[root@cyc src]# route

Kernel IP routing table

Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface

202.115.26.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0

default 202.115.26.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0

如下启动程序：

[root@cyc src]# ./udpsend2 202.115.26.193 on

send 512 to remote end…

程序报告发送了 512 字节的数据给 202.115.26.193 ，尽管对方并没有真正接收数据包。如我们所知， UDP 是无连接的，它只负责将数据包发出去，至于对方有没有接收到， UDP 是不管的。

接下来，去掉路由表中的默认路由：

[root@cyc src]# route del default

[root@cyc src]# route

Kernel IP routing table

Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface

202.115.26.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0

再次运行 udpsend2 ，结果如下：

[root@cyc src]# ./udpsend2 202.115.26.193 on

send 512 to remote end…

结论：当目的主机与发送主机处于同一个网段内时，无论内核是否设置了默认路由，数据包总能发送给目的主机（尽管目的主机可能并没有在等待接收数据包）。但是，子网必须要在路由表中。比如，如果上面将子网 202.115.26.0 所在的路由表项也删除的话，就会得到网络不可达的结果，这一点是很容易理解的。

3.2 不同网段测试

其次来测试当发送主机与目的主机位于不同网段时的情况，此时的目的主机为 202.112.14.184 。发送主机上的路由表设置如下，并且发送主机能够 ping 通目的主机。这表明虽然 202.112.14.184 与 202.115.26.224 之间虽然并没有直接相连，但是能够通过路由器转发数据包来完成通信：

[root@cyc src]# route

Kernel IP routing table

Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface

202.115.26.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0

default 202.115.26.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0

[root@cyc src]# ping 202.112.14.181

PING 202.112.14.181 (202.112.14.181) 56(84) bytes of data.

64 bytes from 202.112.14.181: icmp_seq=1 ttl=125 time=0.364 ms

运行程序 udpsend2 ，结果显示如下：

[root@cyc src]# ./udpsend2 202.112.14.181 on

sendto(): Network is unreachable

将默认路由（也即网关地址）从路由表中删除，再次运行程序：

[root@cyc src]# ./udpsend2 202.112.14.181 on

sendto(): Network is unreachable

结论：无论路由表中是否包含了默认路由（也即网关地址），当两主机之间没有直接相连时（即使能够通过中间路由器通信），设置了 SO_DONTROUTE 也将导致网络不可达错误。而网络不可达错误通常程序中有函数返回 ENETUNREACH 的结果。在本例中， ENETUNREACH 错误是由 sendto() 函数引发的。

4 总的结论

根据上面的测试结果，我认为： SO_DONTROUTE 套接口选项并没有完全绕过路由表，而只是绕过了路由表中网关（或者说默认路由）所在的表项。因此， Linux 的 socket(7) 中的说明是正确并且无歧义的，而《 UNIX 网络编程（第 1卷）》中的说法则带有一定的歧义性，容易给人造成误解。当然，这也可能是译者翻译不准确的缘故。总的来讲，当目的主机与发送方直接相连时，可以通过 SO_DONTROUTE 来实现从指定的网络接口发出数据包。但是，当接受者与发送方并没有直接相连时，就不能这样做了。而需要考虑通过 SO_BINDTODEVICE 选项或者 RAW 套接口或者 PACKET 套接口来实现。（注： RAW 套接口能实现网络层的直接数据访问，而 PACKET 套接口则能实现链路层的直接数据访问）。

相关参考: http://blog.csdn.net/namelcx/article/details/8063543

原文链接：https://phpor.net/blog/post/1709

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关于SO_DONTROUTE套接口选项的说明

1 引子

2 问题求解

3 对比测试

3.1 同网段的测试

3.2 不同网段测试

4 总的结论

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