邻居发现代码分析二 -- 回复

junjie xu

已于 2024-12-28 14:59:50 修改

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分类专栏： Linux 网络文章标签：网络

于 2024-12-28 14:59:03 首次发布

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实际是通过对应的协议去找到对应的处理函数，然后调用处理函数。
比如 ipv4, 这里是 arp_rcv；
ipv6, 这里是 ipv6, 那么往下
｜- ipv6_list_rcv
｜ - ip6_sublist_rcv
｜ - ip6_list_rcv_finish
｜ - ip6_sublist_rcv_finish
｜ - dst_input
｜ - ip6_input
｜ - ip6_input_finish
｜ - ip6_protocol_deliver_rcu
｜ - icmpv6_rcv
| - ndisc_rcv

arp_rcv

ipv4 的 arp 处理函数
arp_rcv
| - arp_process

arp_rcv
arp 报文检查, 长度和网卡的 mac 地址长度一致，protocol address 长度为 4, ipv4 地址长度为 4

	arp = arp_hdr(skb);
	if (arp->ar_hln != dev->addr_len || arp->ar_pln != 4)
        goto freeskb;

arp_process
也是先检查, 如 arp_op 必须是 ARPOP_REPLY 或者 ARPOP_REQUEST
提取出 arp 报文的信息, 如报文截图
请添加图片描述

	arp_ptr = (unsigned char *)(arp + 1);
	sha	= arp_ptr;                         // sedner mac address
	arp_ptr += dev->addr_len;
	memcpy(&sip, arp_ptr, 4);              // sender ip address
	arp_ptr += 4;
...
		tha = arp_ptr;                     // target mac address
		arp_ptr += dev->addr_len;          // target ip address

	memcpy(&tip, arp_ptr, 4);

	if (ipv4_is_multicast(tip) ||          // 多播地址或者回环地址直接丢弃
	    (!IN_DEV_ROUTE_LOCALNET(in_dev) && ipv4_is_loopback(tip)))
		goto out_free_skb;

	if (sip == tip && IN_DEV_ORCONF(in_dev, DROP_GRATUITOUS_ARP))  // 如果 sip == tip 且系统参数 drop_gratuitous_arp 为真丢弃
		goto out_free_skb;                                         // sip == tip 通常为免费 arp.
...
	if (sip == 0) {
		if (arp->ar_op == htons(ARPOP_REQUEST) &&
		    inet_addr_type_dev_table(net, dev, tip) == RTN_LOCAL &&
		    !arp_ignore(in_dev, sip, tip))                          // arp_op 为请求且 tip 在本地且不忽略, 回复 dev 的 mac 地址
			arp_send_dst(ARPOP_REPLY, ETH_P_ARP, sip, dev, tip,
				     sha, dev->dev_addr, sha, reply_dst);
		goto out_consume_skb;
	}

	if (arp->ar_op == htons(ARPOP_REQUEST) &&                       // arp 请求
	    ip_route_input_noref(skb, tip, sip, 0, dev) == 0) {

		rt = skb_rtable(skb);
		addr_type = rt->rt_type;

		if (addr_type == RTN_LOCAL) {                               // 本地地址
			int dont_send;

			dont_send = arp_ignore(in_dev, sip, tip);               // 是否忽略, 通过收到 arp 请求网卡的 arp_ignore 判断
			if (!dont_send && IN_DEV_ARPFILTER(in_dev))             // 网卡的 arp_filter 是否开启, arp_filter 通过 sip 和 tip 查询路由,
				dont_send = arp_filter(sip, tip, dev);              // 如果路由网卡不是收 arp 的网卡, dont_send 为真.
			if (!dont_send) {
				n = neigh_event_ns(&arp_tbl, sha, &sip, dev);       // 通过 sha 和 sip 创建和更新 neigh, 保证回复对象的 neigh 状态为 NUD_STALE
				if (n) {
					arp_send_dst(ARPOP_REPLY, ETH_P_ARP,            // 回复
						     sip, dev, tip, sha,
						     dev->dev_addr, sha,
						     reply_dst);
					neigh_release(n);                               // 引用计数为 0 时释放 neigh
				}
			}
			goto out_consume_skb;
		} else if (IN_DEV_FORWARD(in_dev)) {                        // 不是本地地址，看网卡是否开了 forwarding
			if (addr_type == RTN_UNICAST  &&                        // 单播地址且 proxy_arp 为真, 记录收到的 arp 请求者的信息并回复
			    (arp_fwd_proxy(in_dev, dev, rt) ||                  // 很常用的场景: 容器网络中 veth pair host 侧开启 proxy_arp
			     arp_fwd_pvlan(in_dev, dev, rt, sip, tip) ||        // 当收到容器内发的 arp 的请求, 都会回复 host 侧的 mac 地址
			     (rt->dst.dev != dev &&
			      pneigh_lookup(&arp_tbl, net, &tip, dev, 0)))) {
				n = neigh_event_ns(&arp_tbl, sha, &sip, dev);
				if (n)
					neigh_release(n);

				if (NEIGH_CB(skb)->flags & LOCALLY_ENQUEUED ||
				    skb->pkt_type == PACKET_HOST ||
				    NEIGH_VAR(in_dev->arp_parms, PROXY_DELAY) == 0) {
					arp_send_dst(ARPOP_REPLY, ETH_P_ARP,
						     sip, dev, tip, sha,
						     dev->dev_addr, sha,
						     reply_dst);
				} else {
					pneigh_enqueue(&arp_tbl,
						       in_dev->arp_parms, skb);
					goto out_free_dst;
				}
				goto out_consume_skb;
			}
		}
	}

	/* Update our ARP tables */

	n = __neigh_lookup(&arp_tbl, &sip, dev, 0); 

	addr_type = -1;
	if (n || IN_DEV_ARP_ACCEPT(in_dev)) {                           // arp_accept 参数
		is_garp = arp_is_garp(net, dev, &addr_type, arp->ar_op,     // 是否是 gratuitous arp, 通过 sendip == tip, 且 arp_op 为 reply 判断
				      sip, tip, sha, tha);
	}
...
    if (n) {                                                        // 更新 neigh 状态
		int state = NUD_REACHABLE;
		int override;

		override = time_after(jiffies,
				      n->updated +
				      NEIGH_VAR(n->parms, LOCKTIME)) ||
			   is_garp;

		if (arp->ar_op != htons(ARPOP_REPLY) ||
		    skb->pkt_type != PACKET_HOST)
			state = NUD_STALE;                                      // 广播 arp 更新为 NUD_STALE, 其他更新为 NUD_REACHABLE
		neigh_update(n, sha, state,
			     override ? NEIGH_UPDATE_F_OVERRIDE : 0, 0);
		neigh_release(n);
	}

ndisc_rcv

ipv6 的 ndisc 处理函数

ns Neighbor Solicitation, 邻居请求
na Neighbor Advertisement, 邻居通告

从 icmpv6_rcv 开始, 判断 icmp6_type, NS 时， ndisc_rcv -> ndisc_recv_ns 处理, NA 时, ndisc -> ndisc_recv_rs 处理

ndisc_recv_ns

收到 ns 的报文的处理

	int dad = ipv6_addr_any(saddr);                                     // ip 地址全 0 需要 dad 检查
...
    if (ipv6_addr_is_multicast(&msg->target)) {                         // 请求的地址是多播地址, 不处理
		ND_PRINTK(2, warn, "NS: multicast target address\n");
		return;
	}

	if (dad && !ipv6_addr_is_solict_mult(daddr)) {                      // dad 检查, 不是 solicited multicast 地址不处理
		ND_PRINTK(2, warn, "NS: bad DAD packet (wrong destination)\n"); // 或者说 DAD 类型 ns 必须指向特定的请求节点多播地址。
		return;                                                         // FF02::1:FF00:0
	}
...
	inc = ipv6_addr_is_multicast(daddr);                                // 报文目的地址是多播地址

	ifp = ipv6_get_ifaddr(dev_net(dev), &msg->target, dev, 1);          // 请求的地址是否在该网卡上
	if (ifp) {
have_ifp:
		if (ifp->flags & (IFA_F_TENTATIVE|IFA_F_OPTIMISTIC)) {          // 找到地址, 而且状态是 dad 检查等待时间
            if (dad)                                                    // 而且收到的是 dad, 那么本地的 dad 检查直接失败
...
        idev = ifp->idev;                                               // 得到 idev, ipv6 的设备信息

    else {
        if (netif_is_l3_slave(dev)) {                                   // 当网卡是 slave 时, 检查 master 是否有请求地址, 有则认为找到
            ...
        }
    }
    
    if (dad) {                                                          // 回复 dad 检查
        ndisc_send_na(dev, &in6addr_linklocal_allnodes, &msg->target,
                    !!is_router, false, (ifp != NULL), true);
        goto out;
    }

	neigh = __neigh_lookup(&nd_tbl, saddr, dev,                         // 请求源 ip 的 neigh, 和 arp 一样, 保证回复对象的 neigh 状态为 NUD_STALE
			       !inc || lladdr || !dev->addr_len);
	if (neigh)
		ndisc_update(dev, neigh, lladdr, NUD_STALE,
			     NEIGH_UPDATE_F_WEAK_OVERRIDE|
			     NEIGH_UPDATE_F_OVERRIDE,
			     NDISC_NEIGHBOUR_SOLICITATION, &ndopts);
	if (neigh || !dev->header_ops) {                                    // 回复 na 报文
		ndisc_send_na(dev, saddr, &msg->target, !!is_router,
			      true, (ifp != NULL && inc), inc);
		if (neigh)
			neigh_release(neigh);
	}

ndisc_send_na

	*msg = (struct nd_msg) {                                        // 设置 na 回复 flag
		.icmph = {
			.icmp6_type = NDISC_NEIGHBOUR_ADVERTISEMENT,
			.icmp6_router = router,
			.icmp6_solicited = solicited,
			.icmp6_override = override,
		},
		.target = *solicited_addr,                                  // 回复的 mac 地址
	};

	if (inc_opt)
		ndisc_fill_addr_option(skb, ND_OPT_TARGET_LL_ADDR,          // 填充 na 报文 option
				       dev->dev_addr,
				       NDISC_NEIGHBOUR_ADVERTISEMENT);

	ndisc_send_skb(skb, daddr, src_addr);                           // 回包

小结

arp_filter, 网卡参数
0: 收到 arp 请求时不检查

1: 收到 arp 请求时检查, 当一个网卡收到 arp 请求时, 且请求的地址是本地地址, 那么通过请求的地址和本地地址查询路由表, 如果路由表的网卡不是收到请求的网卡, 那么丢弃这个 arp 请求.

当多张网卡在一个广播域里时，会同时收到 arp 请求，如果多张同时回复自己的 mac 地址, 将会混乱, 所以这种场景下需要开启 arp_filter, 只让 ip 所在网卡回复.

proxy_arp, 网卡参数, arp 代理
在容器网络环境中常见, veth-pair

比如网络命名空间路由情况

$ ip r

default via 169.254.1.1 dev eth0
169.254.1.1 dev eth0 scope link

当 host 侧收到 arp 请求时, 就会回复 169.254.1.1 的 mac 地址为自己的 mac 地址.

arp_accept, 网卡参数, 是否接受 ip 没在 arp 表中的 garp.
neigh_event_ns(&arp_tbl, sha, &sip, dev)
可以看到回复前会调用 neigh_event_ns, 通过 sender mac 和 sender ip 创建和更新 neigh, 保证回复对象的 neigh 状态为 NUD_STALE
DAD Duplicate Address Detection IPV6 中的重复地址检测
获取到新地址后, 启动 DAD 流程, 使用全 0 地址发送 IPv6 地址的邻居请求（NS）消息, 等待 NA 回复, 如果定时器到了未收到回复, 则认为地址可用, 否则认为地址冲突, 不能使用.