ICMP重定向字段的路由重定向实验

　　ICMP的重定向字段，被路由器用于通知主机去往目标的最佳网关，是数据链路上的另一台路由器。

　　实验目的：

　　1.验证重定向。

　　2.重定向对主机的数据转发的影响。

　　3.关闭重定向后，数据转发过程。

　　实验拓扑：

　　实验设计：

　　1.R2、R3、R4、R5运行RIPv2协议，R1关闭路由功能，将默认网关指向R2

　　2.R4、R5上各有环回接口，IP分别为4.4.4.4、5.5.5.5，所有IP地址使用/24位地址。

　　3.在验证过重定向后，关闭R2 F0/0的路由重定向功能，通过抓包，查看数据转发路径。

　　实验过程：

　　各路由器的配置在此就不写了，直接来验证实验结果。

　　首先先对拓扑进行分析，从拓扑上看，R1发往R4的数据，其最短路径应为R1—R3——R4;R1发往R5的数据，其最短路径应为R1—R2—R5。我们通过抓包，来分别检验到R4，R5的数据转发路径。当然在开始前要做些准备工作：

　　1.在R1上使用debug ip icmp命令来开启debug信息。

　　2.关闭R2 F0/0接口的路由重定向功能，应为该功能是默认开启的，命令如下：

　　1.关闭R2路由重定向功能时的数据传输路径

　　1.1 在R1上ping 5.5.5.5

　　ping通后，看看抓包的结果，查看R1的F0/0口即可

　　图1 R1 ping请求抓包

　　图2 R1 ping应答抓包

　　从请求及应答包的二层头部可以看出，R1的数据发向了R2，因为R2运行有RIP协议，故数据包将由R2转给R5。

　　1.2 在R1上ping 4.4.4.4

　　图3 R1 ping 4.4.4.4 请求抓包

　　图4 R1 ping 4.4.4.4 应答抓包

　　为了更好的说明问题，再在R3 f0/0上进行抓包

　　图5 R3上抓取的ping请求包

　　图6 R3上抓取的ping应答包

　　由图3可看出，R1向R4的ping请求首先发向了ca00.0518.0000(R2)，由图4可看出，直接向R1转发此次ping应答的是ca02.0518.0000(R3)。

　　由图5可看出，ca01.0518.0000(R2)发送过来一个ping请求，由图6可看出，对于这个ping请求，做出的应答R3直接发向了ca00.0518.0000(R1)。

　　意即，当关闭重定向时，关于此次ping的全过程的路径是R1—R2—R3—R4(数据到达R4，开始回包)—R3—R1。一去一回是所经过的路径不一样，也就是产生了不对称的流量。同时，不进行重定向，在有时间间隔的ping过程中，存在丢包显现，意即数据链路的可靠性较低。

　　2.开启R2的路由重定向功能

　　因为路由重定向功能主要是针对于去往R4的数据流量，故可不再进行ping R5的实验。

　　R1 ping 4.4.4.4，结果如图7。由图7中可看出，当R1 ping 4.4.4.4后，产生了一条重定向提示：接收到来自123.1.1.2的重定向信息—去往4.4.4.4使用网关123.1.1.3。

　　图7 R1 ping 4.4.4.4的debug信息

　　接着，在查看一下R1此时的路由表，如图8。

　　图8 R1路由表

　　此时，可发像，R1的缺省网关仍为123.1.1.2，只是路由表中多了一条明细信息，将去往4.4.4.4的网关指向了123.1.1.3。

　　下面将34.1.1.3、34.1.1.4也ping通，通时再ping一下34.1.1.0/24网段的其他地址，看看R1路由表信息，如图9。

　　图9 R1路由表

　　由图9可看出，虽然，34.1.1.5及34.1.1.6是不存在的主机地址，但是仍被重定向到了R3。这是因为R2使用的是RIP协议，拥有到达34.1.1.0/24及4.4.4.0/24网段的路由，因此在R2查看过自己路由表后，会将所有去往34.1.1.0/24及4.4.4.0/24网段的数据全部重定向到R3。在路由表中Last Use是距上一次使用时的时间，Total uses应该是使用的频次。

　　在进行下一步的路径验证之前，我们先看一下抓包工具抓出来的重定向ICMP包，如图10。

　　从图10中，从而三层头部信息中可知这是有R2发给R1的信息，在ICMP消息中，可看出类型为5，代码为1，校验和为0x2b19，重定向到123.1.1.1，再其后便表明为哪个地址进行的重定向。

　　图10 重定向ICMP抓包

　　现在开始进行路劲验证，同样还是通过分析抓到的ping包来进行，如图11～14。

　　图11 ping R4的请求包

　　图 12 ping R4的应答包

　　图 13 ping R5的请求包

　　图 14 ping R5的应答包

　　由图11、12可看出，去往R4的流量均直接使用R3进行传输，而不再使用R2，即网关被重定向到R3;由图13、14可看出，去往R5的流量仍有R2进行处理，即网关仍未R2。

　　3.一个解决路由从定向问题的方法

　　卷一中提供了一个避免路由重定向的方法，就是主机将网关指向自己的接口，下面开始验证一下，结果如图15、16所示。

　　图15 R1 ping R5(有缺省网关)

　　图 16 R2 debug信息

　　由图15中debug信息可知，数据包已经形成并发送到f0/0口(网关)，而从图16 R2的debug信息中，却没有发现有数据经过，且也为接受到ARP的请求。由此可是，在用路由器模拟主机的实验环境下，这个解决方案是不成立的。但是我可以肯定的说，当主机将网关指向自己的以太网口的时，再ping不同网段的的主机是会发出ARP请求的，也就是说真实主机将网关指向自己的时候，在这种情况向的确可以避免路由重定向。关于主机将网关指向自己时的ARP实验结果，见下次实验。

　　当然，在这中路由器模拟主机的环境下，采用卷一中的提示，避免路由重定向也是可实现的。通过上一次的代理ARP实验可知，当用路由器模拟的主机在不指网关的时候，要与不同网段数据通信的时候也是会发送ARP请求的。因此，要先将R1的默认网关清掉，然后再ping R5，结果如图17所示。

　　由图17中可发现，当R1 ping 5.5.5.5的时候，首先发送了关于5.5.5.5的MAC地址的ARP查询，第一个包由于还未接到应答，不知道二层头部信息，因此封装失败。黄色的框中显示，R1收到的关于5.5.5.5的ARP应答，指明5.5.5.5的MAC地址是ca01.0518.0000(R2的MAC地址，因为默认代理ARP功能是打开的)。同样，ping 4.4.4.4的时候，R1也会发送ARP查询，MAC地址将由R3来代理，如图17中的ARP表，意即去往R4的数据将交由R3来转发。

　　这种做法的确避免了路由重定向，不过却加重了网络的负担，因为ARP请求使用的是广播，而在指明网关后，使用的均为单播信息。

　　另外需说明一点，在此实验中，R1发出了ARP请求，而R2、R3均有到达两个网段的路由，只从这点考虑的话，R1的每个ARP请求应该会接到两个ARP应答。但是实际上R1每个ARP请求只收到了一个准确的最近网关的ARP代理应答，而通过抓包也发现，R2、R3均未为要使用接受ARP请求的端口发送数据的ARP请求做应答。即R2未给向4.4.4.4的请求做应答，因为去往4.4.4.4的数据让要从f0/0口(接受4.4.4.4 ARP请求的端口)发出;同样R3未给向5.5.5.5的请求做应答。这也就是说路由器的代理ARP功能是为其它端口进行代理，也就是说当路由器判定数据让要从接受ARP请求的端口转发，将不会应答此请求。

　　由以上过程，我又想到一个实验，即如果R2、R3为同一个网络开启了负载均衡，那么R1会接受谁的ARP代理，此实验留待下次解决。

　　图 17 R1 ping R5 debug信息(无网关)

　　总结

　　1.当路由器从一个接口接到一个数据，经查询过路由表，判定仍要从接收该数据接口发送该数据时，将会向原目标发送重定向的ICMP消息。

　　2.不使用路由重定向功能，会造成不对称流量，并且链路可靠性降低。

　　3.主机将网关指向自己可避免路由重定向的问题，但会造成ARP流量的增加。

　　4.路由器模拟主机，在配置缺省网关(即使网关指向自己)之后，将不会发出不同网段的ARP请求，这与未配置网关的主机相同;而主机在将网关指向自己之后，会发出不同网段的ARP请求，这与未配置缺省网关的路由器模拟的主机相同。

　　5.路由器的代理ARP功能是为其它端口进行代理的，也就是说当路由器判定数据仍要从接受ARP请求的端口转发时，将不会应答此请求。