速读原著-TCP/IP(IP记录路由选项)

7.3 IP记录路由选项

p i n g程序为我们提供了查看 I P记录路由（R R）选项的机会。大多数不同版本的 p i n g程序都提供-R选项，以提供记录路由的功能。它使得 p i n g程序在发送出去的I P数据报中设置I P

R R选项（该I P数据报包含I C M P回显请求报文）。这样，每个处理该数据报的路由器都把它的I P地址放入选项字段中。当数据报到达目的端时， I P地址清单应该复制到 I C M P回显应答中，这样返回途中所经过的路由器地址也被加入清单中。当 p i n g程序收到回显应答时，它就打印出这份I P地址清单。

这个过程听起来简单，但存在一些缺陷。源端主机生成 R R选项，中间路由器对 R R选项的处理，以及把 I C M P回显请求中的 R R清单复制到I C M P回显应答中，所有这些都是选项功能。幸运的是，现在的大多数系统都支持这些选项功能，只是有一些系统不把 I C M P请求中的I P清单复制到I C M P应答中。

但是，最大的问题是 I P首部中只有有限的空间来存放 I P地址。我们从图 3 - 1可以看到，I P首部中的首部长度字段只有 4 bit，因此整个I P首部最长只能包括1 5个32 bit长的字（即6 0个字节）。由于I P首部固定长度为 2 0字节，R R选项用去3个字节（下面我们再讨论），这样只剩下3 7个字节（ 6 0-2 0-3）来存放 I P地址清单，也就是说只能存放 9个I P地址。对于早期的A R PA N E T来说，9个I P地址似乎是很多了，但是现在看来是非常有限的（在第 8章中，我们将用Tr a c e r o u t e工具来确定数据报的路由）。除了这些缺点，记录路由选项工作得很好，为详细查看如何处理I P选项提供了一个机会。

I P数据报中的R R选项的一般格式如图7 - 3所示。

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c o d e是一个字节，指明 I P选项的类型。对于 R R选项来说，它的值为 7。l e n是R R选项总字节长度，在这种情况下为 3 9（尽管可以为 R R选项设置比最大长度小的长度，但是 p i n g程序总是提供3 9字节的选项字段，最多可以记录 9个I P地址。由于I P首部中留给选项的空间有限，它一般情况都设置成最大长度）。

p t r称作指针字段。它是一个基于 1的指针，指向存放下一个 I P地址的位置。它的最小值为4，指向存放第一个 I P地址的位置。随着每个 I P地址存入清单， p t r的值分别为8，1 2，1 6，最大到3 6。当记录下9个I P地址后，p t r的值为4 0，表示清单已满。 当路由器（根据定义应该是多穴的）在清单中记录 I P地址时，它应该记录哪个地址呢？

是入口地址还是出口地址？为此， RFC 791 [Postel 1981a]指定路由器记录出口 I P地址。我们在后面将看到，当原始主机（运行 p i n g程序的主机）收到带有 R R选项的I C M P回显应答时，它也要把它的入口I P地址放入清单中。

7.3.1 通常的例子

我们举一个用R R选项运行p i n g程序的例子，在主机s v r 4上运行p i n g程序到主机s l i p。一个中间路由器( b s d i )将处理这个数据报。下面是 s v r 4的输出结果：

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分组所经过的四站如图 7 - 4所示（每个方向各有两站），每一站都把自己的 I P地址加入R R清单。

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路由器b s d i在不同方向上分别加入了不同的 I P地址。它始终是把出口的 I P地址加入清单。我们还可以看到，当 I C M P回显应答到达原始系统（ s v r 4）时，它把自己的入口 I P地址也加入清单中。

还可以通过运行带有- v选项的t c p d u m p命令来查看主机s u n上进行的分组交换（参见 I P选项）。输出如图7 - 5所示。

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输出中o p t l e n = 4 0表示在I P首部中有4 0个字节的选项空间（I P首部长度必须为4字节的整数倍）。R R { 3 9 }的意思是记录路由选项已被设置，它的长度字段是 3 9。然后是9个I P地址，符号“#”用来标记 R R选项中的p t r字段所指向的 I P地址。由于我们是在主机 s u n上观察这些分组（参见图7 - 4），因此所能看到 I C M P回显请求中的 I P地址清单是空的，而 I C M P回显应答中有 3 个I P地址。我们省略了t c p d u m p输出中的其他行，因为它们与图 7 - 5基本一致。

位于路由信息末尾的标记E O L表示I P选项“end of list（清单结束）”的值。E O L选项的值可以为0。这时表示3 9个字节的R R数据位于I P首部中的4 0字节空间中。由于在数据报发送之前空间选项被设置为 0，因此跟在3 9个字节的R R数据之后的0字符就被解释为E O L。这正是我们所希望的结果。如果在 I P首部中的选项字段中有多个选项，在开始下一个选项之前必须填入空白字符，另外还可以用另一个值为 1的特殊字符N O P（“no operation”）。

在图7 - 5中，S V R 4把回显请求中的T T L字段设为3 2，B S D / 3 8 6设为2 5 5（它打印出的值为2 5 4是因为路由器b s d i已经将其减去1）。新的系统都把I C M P报文中的T T L设为最大值（255）。

在作者使用的三个T C P / I P系统中，B S D / 3 8 6和S V R 4都支持记录路由选项。这就是说，当转发数据报时，它们都能正确地更新R R清单，而且能正确地把接收到的I C M P回显请求中的R R清单复制到出口I C M P回显应答中。虽然SunOS 4.1.3在转发一个数据报时能正确更新RR清单，但是不能复制RR清单。Solaris 2.x对这个问题已作了修改。

7.3.2 异常的输出

下面的例子是作者观察到的，把它作为第 9章讨论 I C M P间接报文的起点。在子网1 4 0 . 2 5 2 . 1上p i n g主机a i x（在主机s u n上通过拨号S L I P连接可以访问），并带有记录路由选项。在s l i p主机上运行有如下输出结果：

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我们已经在主机b s d i上运行过这个例子。现在选择 s l i p来运行它，观察 R R清单中所有的9个I P地址。

在输出中令人感到疑惑的是，为什么传出的数据报（ I C M P回显请求）直接从 n e t b传到a i x，而返回的数据报（ I C M P回显应答）却从 a i x开始经路由器g a t e w a y再到n e t b？这里看到的正是下面将要描述的 I P选路的一个特点。数据报经过的路由如图 7 - 6所示。

问题是a i x不知道要把目的地为子网 1 4 0 . 2 5 2 . 1 3的I P数据报发到主机n e t b上。相反，a i x在它的路由表中有一个默认项，它指明当没有明确某个目的主机的路由时，就把所有的数据报发往默认项指定的路由器 g a t e w a y。路由器g a t e w a y比子网1 4 0 . 2 5 2 . 1上的任何主机都具备更强的选路能力（在这个以太网上有超过 1 5 0台主机，每台主机的路由表中都有一个默认项指 向路由器g a t e w a y，这样就不用在每台主机上都运行一个选路守护程序）。

这里没有应答的一个问题是为什么 g a t e w a y不直接发送I C M P报文重定向到a i x（9 . 5节），以更新它的路由表？由于某种原因（很可能是由于数据报产生的重定向是一份 I C M P回显请求报文），重定向并没有产生。但是如果我们用 Te l n e t登录到a i x上的d a y t i m e服务器，I C M P就会产生重定向，因而它在 a i x上的路由表也随之更新。如果接着执行 p i n g程序并带有记录路由选项，其路由显示表明数据报从 n e t b到a i x，然后返回n e t b，而不再经过路由器g a t e w a y。 在9 . 5节中将更详细地讨论I C M P重定向的问题。

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