SO_DONTROUTE套接口选项释疑（转载）

（注意：这里说的应该是有些不正确的，但探索方法很值得学习）

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:       [e-mail]

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

 * $all copyleft, say, completely free

 */

 

#include

#include

#include

#include

#include

#include

 

#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 [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。

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）。

一个人的评论：我认为《UNIX网络编程（第1卷）》的说话还是比较准确的，他和相连不相连没有关系，关键是“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

所以如果你执行这条命令后 就可以发出去了

sudo ip route add 202.112.14.0/24 dev eth0