《TCP/IP具体解释卷2：实现》笔记--选路请求和选路消息

Posted 2020-09-10 claireyuancy

内核的各种协议并不直接使用前面提供的函数来訪问选路树，而是调用几个函数：rtalloc和rtallocl是完毕路由表查询的两个

函数；rtrequest函数用于加入和删除路由表项；另外大多数接口在接口连接或断开时都会调用函数rtinit。

选路消息在两个方向上传递信息。

进程（route命令）或守护进程（routed或gated）把选路消息写入选路插口。以使内核加入

路由、删除路由或者改动现有的路由。当有时间发生时，如接口断开、收到重定向等，内核也会发送选路消息。进程通过选路

插口来读取它们感兴趣的内容。

内核还提供了还有一种訪问路由表的接口，即系统的sysctl调用。

1.rtalloc和rtalloc1函数

通常，路由表的查找通过调查rtalloc和rtalloc1函数来实现的。

rtalloc调用rtalloc1，rtalloc1调用rnh_matchaddr函数，对于

Internet地址来说，该函数就是rn_match函数。

rtalloc1的大概处理流程例如以下：

调用rn_match，假设符合下列三个条件，则查找成功。

1）存在该协议族的路由表。

2）rn_match返回一个非空指针；而且

3）匹配的radix_node结构没有设置RNF_ROOT标志。

假设查找成功。则指向匹配的radix_node结构的指针保存在rt中。假设调用的第二个參数非0，并且匹配的路由表设有

RTF_CLONING标志。则调用rtrequest函数发送RTM_RESOLVE命令来创建一个新的rtentry结构，该结构是查询结果的

克隆。

2.宏RTFREE和rtfree函数

宏RTFREE，仅在引用计数小于等于1时才调用rtfree函数。否则，它仅完毕引用计数的递减。

3.rtrequest函数

rtrequest函数是加入和删除路由表项的关键点。下图给出了调用它的一些其它函数。

rtrequest是一个switch语句。每一个case相应一个命令：RTM_ADD、RTM_DELETE和RTM_RESOLVE。

对于RTM_DELETE命令：

1.从选路树中删除路由

2.删除对网络路由表项的引用。

3.调用接口请求函数。假设该表项定义了ifa_rtrequest函数，就调用该函数。ARP会使用该函数。

4.返回指针或删除引用。

假设调用者须要选路树中被删除的rtentry结构指针，则返回该指针。但此时不能释放该表项。调用

这必须使用完该表项后调用rtfree来删除它。

对于RTM_RESOLVE命令：

仅仅有rtalloc1可以携带此命令參数调用本函数。

也仅仅有在从一个设有RTF_CLONING标志的表项中克隆一个新的表项时，

rtalloc1才这么用。

这个命令将跳转到makeroute标记处继续运行。

对于RTM_ADD命令：

定位对应的接口。查找适当的本地接口，并返回指向该接口的ifaddr结构的指针。

进入makeroute标记处运行。

makeroute的大概处理流程例如以下：

1.为路由表项分配存储器。分配rtentry结构。

2.分配并复制网关地址。

3.复制目的地址。

4.往选路树中加入表项（rtentry结构）。

5.保存接口指针。递增ifaddr结构的引用计数，并保存ifaddr和ifnet结构的指针。

6.为新克隆的路由复制度量。假设是RTM_RESOLVE。则把被克隆的表项中的整个度量结构拷贝到新的表项里。

假设是

RTM_ADD，则调用者可在函数返回后设置该度量值。

7.调用接口请求函数。假设为该表项定义了ifa_rtrequest函数，则调用该函数。

8.返回指正并递增引用计数。假设调用者须要改新结构的指针，在返回该指针。并将该引用计数值从0递增到1。

4.rtinit函数

Internet协议加入或删除相关接口的路由时，对rtinit的调用有四个。

1.在设置点到点接口的目的地址时。in_control调用rtinit两次。第一次调用指定RTM_DELETE命令，以删除全部现存的到

该目的地址的路由，第二次调用指定RTM_ADD命令，以加入新路由。

2.in_ifinit调用rtinit为广播网络加入一条网络路由或为点到点链路加入一条主机路由。

假设是给以太网接口加入的路由。

3.in_ifscrub调用rtinit。以删除一个接口现存的路由。

函数的大概处理流程例如以下：

1.为路由获取目的地址。

假设是一个到达某主机的路由，则目的地址是点到点链路的还有一端。否则。我们处理的就是一个

网络路由。其目的地址是接口的单播地址。

2.假设要删除路由，则必须在路由表中查找该目的地址。并得到它的路由表。

3.调用rt_request运行RTM_ADD或者RTM_DELETE命令。

4.假设删除成功。则产生一个选路消息。

5.假设加入成功可是新路由表项接口的ifaddr指针不等于调用參数，则表明有差错产生。

做例如以下步骤：向控制台输出一条

出错消息；假设rt_request获得到的rtentry中ifa_rtrequest函数（rt->ifa->ifa_rtrequest），就以RTM_DELETE为參数调用

它。假设函数的參数中ifa定义了ifa_rtrequest函数，就以RTM_ADD为參数调用它。最后产生选路消息。

5.rtredirct函数

当收到一个ICMP重定向后。icmp_input调用rtredirect及pfctlinput。

后一个函数又调用udp_cltinput和tcp_ctlinput，这两个

函数遍历全部的UDP和TCP协议控制块（PCB）。假设PCB连接到一个外部地址。而到该外部地址的方向已经被改变，而且

该PCB持有到那个外部地址的路由，则调用rtfree释放该路由。

下一次使用这些控制块发送外部地址的IP数据报时，就会调用

rtalloc。并在路由表中查找该目的地址。非常可能会找到一条新的路由。

rtredirect函数的作用是验证重定向中的信息。并马上更新路由表。产生选路插口消息。

该函数的大概处理流程例如以下：

1.新路由必须直接相连，否则该重定向失效。

2.查找目的地址的路由表项并验证重定向。

调用rtalloc1在路由表中查找到目的地址的路由。验证重定向时，下列条件必须为

真：

  必须未设置RTF_DONE标志。

  rtalloc必须已经找到一个到dst的路由表项。

  发送重定向的路由器的地址必须等于当前为目的地址设置的rt_gateway.

  新网关的接口必须等于当前为目的地址设置的接口，也就是说，新网关必须和当前网关在同一网络上。

  新网关不能把到这个主机的路由改变到自己。也就是说。不能存在与gateway相等的有单播地址或广播地址的连接着的接口。

3.创建新的主机路由。假设到达目的地址的当前路由是一个网络路由，而且重定向是主机重定向而不是网络重定向，那么就为

该目的地址建立一个主机路由（调用rtrequest，RTM_ADD）。而不必去管现存的网络路由。

4.改变现存的主机路由。当到达目的地址的当前路由已经是一个主机路由时，不须要创建新的表项。而是改动现存的表项。

5.由rt_missmsg产生一个选路插口消息。

6.选路消息的结构

选路消息有一个定长的首部和至多8个插口地址结构组成。该定长首部是下列三种结构中的一个：

rt_msghdr

if_msghdr

ifa_msghdr

选路消息三种首部结构的前三个成员的数据类型及其含义是同样的，分别为：消息的长度，版本号和类型。

每中结构都都有

一个成员来编码首部之后8个可能的插口地址：rtm_addr、ifm_addrs和ifam_addrs成员。它们都是一个比特掩码。

下图给出了最经常使用的结构，rt_msghdr。

RTM_IFINFO消息使用了下图的if_msghdr结构。

RTM_NEWADDR和RTM_DELADDR消息使用了下图的ifa_msghdr结构。

三个变量rtm_addrs、ifm_addrs和ifam_addrs都是比特掩码。它们定义了首部之后的插口地址结构。下图给出了比特掩码

用到的一些常量。

内核用上图的数组下标来引用rt_addrinfo结构。例如以下图所看到的。

假设rti_addrs成员中设置了RTA_GATEWAY比特，则rti_info[RTA_GATEWAY]成员就是含网关地址的插口地址结构的指针。

7.rt_missmsg函数

rt_missmsg函数使用了rt_addrinfo结构，并调用rt_msg1在mbuf链中为进程创建了对应的变长消息，之后调用raw_input将

该mbuf链传递给全部相关的选路插口。函数的处理流程例如以下：

1.在mbuf中创建消息。

rt_msg1在mbuf链中创建对应的消息，并返回该链的指针，下图为rt_msg1创建的一个mbuf链。

2.完毕消息的创建。

设置rt_msghdr的其它成员。

3.设置消息的协议，调用raw_input。

8.rt_ifmsg函数

在if_up和if_down中都调用了rt_ifmsg。在接口连接或断开时，该函数被用来产生一个选路插口消息。

函数的大概处理流程

例如以下：

1.调用rt_msg1函数在mbuf链中创建消息。

2.完毕消息的创建。

设置if_msghdr接口中其它成员。

3.设置消息的协议，调用raw_input。

9.rt_newaddrmsg函数

在接口上加入或者删除一个地址时。rtinit要以RTM_ADD或者RTM_DELETE为參数调用rt_newaddrmsg。函数的大概处理

流程例如以下：

1.调用rt_msg1函数在mbuf链中创建消息。

2.完毕消息的创建。设置ifa_msghdr接口中其它成员。

3.设置消息的协议，调用raw_input。