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为什么 ARP 请求非本地地址？

2024-03-16

我有一个带有 2 个网卡的 Linux 虚拟服务器。

eth0 <IP1>
eth1 <IP2>

arp_filter已打开并且rp_filter设置为2（宽松模式）。
策略路由配置如下：

table T1
default via <GW> dev eth0 src <IP1>
127.0.0.0/8 dev lo
<LAN> dev eth0 src <IP1>

table T2
default via <GW> dev eth1 src <IP2>
127.0.0.0/8 dev lo
<LAN> dev eth1 src <IP2>

ip rule add from <IP1> table T1
ip rule add from <IP2> table T2

之后我可以ping都绑定了 floatips<IP1> and <IP2>从外面。然而ping -I eth1 <some_domain>不起作用。tcpdump显示当我从eth1到外面，Linux直接询问MAC外部地址，这是不正确的，因为它们不在同一地址LAN.

Here is tcpdump data: 

root@rm-2:~# tcpdump -i eth1 arp
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol     decode
listening on eth1, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 65535     bytes
17:53:08.696191 ARP, Request who-has 172.30.250.119 tell 172.30.248.2, length 46
17:53:08.728482 ARP, Request who-has 172.30.251.144 tell 172.30.251.138, length 46
17:53:09.447252 ARP, Request who-has 61.135.169.125 tell 172.30.251.43, length 28
17:53:09.551514 ARP, Request who-has 172.30.250.127 tell 172.30.248.2, length 46
17:53:09.698076 ARP, Request who-has 172.30.250.119 tell 172.30.248.2, length 46
17:53:09.859046 ARP, Request who-has 172.30.248.246 tell 172.30.248.245, length 46
17:53:10.446009 ARP, Request who-has 61.135.169.125 tell 172.30.251.43, length 28
17:53:10.477104 ARP, Request who-has 172.30.250.128 tell 172.30.248.2, length 46

如你看到的，61.135.169.125是一个国外地址，这是一个错误还是什么？

EDIT
输出route: // 172.30.248.1 是GW

Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use      Iface  
default         172.30.248.1    0.0.0.0         UG    0      0        0      eth0

Answer:

您需要添加输出接口规则（ip rule add oif ...） 此外ip rule add from ...，因为 ping 绑定到界面，而不是IP。

Example:

ip rule add from <IP1> table T1
ip rule add oif <eth0> table T1
ip rule add from <IP2> table T2
ip rule add oif <eth1> table T2

解释：

您问题中的 ping 示例使用接口作为源（ping -I eth1 <some domain>），没有任何匹配的策略路由。因此 ping 的行为与没有为该地址定义路由时的情况完全相同界面 at all.

测试/证明示例（在没有策略路由的情况下开始）：

使用我的手机 USB 系留作为备用路线，我有以下基本配置。

Linux desktop:
$ ip addr show usb0
...
inet 192.168.42.1/32 ...
..

Android phone:
$ ip addr show rndis0
...
inet 192.168.42.129/24 ...
...

因为桌面USB0接口被分配了/32地址，如果我尝试ping 192.168.42.129 -I 192.168.42.1，它将失败，因为没有为该地址定义路由，并且它不在 usb0 的广播域内address。然而，随着ping 192.168.42.129 -I usb0-- 我告诉 ping 使用界面本身，并且没有与该接口匹配的路由（因此，没有广播域的概念），因此它会盲目地对任何不属于自己的IP触发ARP请求。

让我们尝试使用以下命令进行 ping 操作界面（没有路线）。即使不在同一个广播域内，这也会导致 ARP 请求发生：

desktop$ ping 192.168.42.129 -I usb0
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
ARP, Request who-has 192.168.42.129 tell 192.168.42.1, length 28
ARP, Reply 192.168.42.129 is-at 3e:04:37:23:05:0e, length 28
IP 192.168.42.1 > 192.168.42.129: ICMP echo request, id 24641, seq 1, length 64
IP 192.168.42.129 > 192.168.42.1: ICMP echo reply, id 24641, seq 1, length 64

使用接口的源IP（无路由），它不会发出ARP请求，因为源不在广播域内：

desktop$ ping 192.168.42.129 -I 192.168.42.1
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
... nothing comes over the wire, as expected ...

现在，如果我通过接口添加到主机的路由，则 ping 知道它可以对 192.168.42.129 地址发出 ARP 请求：

desktop$ ip route add 192.168.42.129/32 dev usb0
desktop$ ping 192.168.42.129 -I 192.168.42.1
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
ARP, Request who-has 192.168.42.129 tell 192.168.42.1, length 28
ARP, Reply 192.168.42.129 is-at 3e:04:37:23:05:0e, length 28
IP 192.168.42.1 > 192.168.42.129: ICMP echo request, id 24667, seq 1, length 64
IP 192.168.42.129 > 192.168.42.1: ICMP echo reply, id 24667, seq 1, length 64

因此，当我尝试 ping 网络外的某些内容时，同样的概念也适用；如果我使用以下命令 ping 8.8.8.8界面作为源，它会盲目地发出没有任何匹配路由的 ARP 请求：

desktop$ ping 8.8.8.8 -I usb0
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
ARP, Request who-has 8.8.8.8 tell 192.168.42.1, length 28

使用界面时address，路由表中缺少任何类型的下一跳路由都会导致其失败并且无法发出 ARP 请求：

desktop$ ping 8.8.8.8 -I 192.168.42.1
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
... nothing ...

因此，让我们为 192.168.42.1 地址添加策略路由（使用“来自...的 ip 规则”）以使用 192.168.42.129 作为下一跳默认值，其方式与您的问题示例相同：

desktop$ sudo ip rule add from 192.168.42.1 lookup T1
desktop$ sudo ip route add default via 192.168.42.129 dev usb0 table T1
desktop$ ping 8.8.8.8 -I 192.168.42.1
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) from 192.168.42.1 : 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=59 time=28.6 ms
...
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
IP 192.168.42.1 > 8.8.8.8: ICMP echo request, id 24969, seq 1, length 64
IP 8.8.8.8 > 192.168.42.1: ICMP echo reply, id 24969, seq 1, length 64

它有效，因为我们正在使用address，它正确匹配ip规则。

现在我们使用以下命令再次尝试相同的 ping界面:

desktop$ ping 8.8.8.8 -I usb0
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) from 192.168.42.1 usb0: 56(84) bytes of data.
^C
--- 8.8.8.8 ping statistics ---
1 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 0ms
...
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
ARP, Request who-has 8.8.8.8 tell 192.168.42.1, length 28

它失败;没有界面下一跳的路由，因此它会再次发出 ARP 请求，但永远不会得到回复。所以我们需要添加一条ip规则界面也使用 192.168.42.129 作为下一跳：

desktop$ sudo ip rule add oif usb0 lookup T1
desktop$ ping 8.8.8.8 -I usb0
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) from 192.168.42.1 usb0: 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=59 time=10.7 ms

--- 8.8.8.8 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
rtt min/avg/max/mdev = 10.791/10.791/10.791/0.000 ms
...
phone# tcpdump -i rndis0 -n icmp or arp
IP 192.168.42.1 > 8.8.8.8: ICMP echo request, id 24979, seq 1, length 64
IP 8.8.8.8 > 192.168.42.1: ICMP echo reply, id 24979, seq 1, length 64

我相信，一般来说，缺少接口路由不会对正常的、非接口绑定的传出连接的实现产生负面影响。大多数（不是全部）应用程序绑定到address对于出站 TCP/UDP 连接，并且仅绑定到界面用于传入连接（侦听）。 ping 实用程序是一个特例。

为了证明这一点，如果我从路由策略中删除接口规则，在指定绑定时我仍然可以使用正常的出站套接字address。在下面的示例中，我使用 telnet 和 netcat，在两种情况下都指定绑定地址（-b 192.168.42.1）并且它正确匹配 T1 表，从而使用网关。

# remove the interface route, keep the address route
desktop$ sudo ip rule del from all oif usb0 lookup T1
desktop$ nc -zv 8.8.8.8 443 -s 192.168.42.1
google-public-dns-a.google.com [8.8.8.8] 443 (https) open

phone# tcpdump -i rndis0 -n host 8.8.8.8
IP 192.168.42.1.40785 > 8.8.8.8.443: Flags [S], seq 1678217252, win 29200, options [mss 1460,sackOK,TS val 20223895 ecr 0,nop,wscale 6], length 0
IP 8.8.8.8.443 > 192.168.42.1.40785: Flags [S.], seq 86178051, ack 1678217253, win 28400, options [mss 1432,sackOK,TS val 1937335284 ecr 20223895,nop,wscale 8], length 0
....
desktop$ telnet 8.8.8.8 53 -b 192.168.42.1
...
phone# tcpdump -i rndis0 -n host 8.8.8.8
IP 192.168.42.1.57109 > 8.8.8.8.53: Flags [.], ack 1, win 457, options [nop,nop,TS val 20288983 ecr 4154032957], length 0
IP 8.8.8.8.53 > 192.168.42.1.57109: Flags [F.], seq 1, ack 1, win 111, options [nop,nop,TS val 4154033968 ecr 20288983], length 0

我在测试策略路由实现时遇到了同样的问题，我花了一些时间思考为什么我的接口 ping 没有得到答复。希望这能澄清一切。

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