Understanding ICMP Redirection
1 預備知識
n 瞭解ICMP的基本內容
n 理解VRRP或HSRP工作原理
n 掌握基本的組網知識
n 瞭解訪問控制列表（ACL）的基本概念
n 瞭解IP子接口的配置
2 ICMP重定向原理
2.1 ICMP重定向報文格式
ICMP是IP層的一個組成部分，它傳遞差錯報文以及其他需要注意的信息。
ICMP報文通常被IP層或更高層協議使用。一些ICMP報文把差錯報文返回給用戶進程。任何ICMP差錯報文的內容都要包括原來的IP報文首部，用以返回主機時能夠令主機的應用進行判斷分析。其他的字段依具體情況而定。對於重定向ICMP報文，其報文格式如下：
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Byte 0 |
Byte 1 |
Byte 2 |
Byte 3 |
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類型 |
代碼 |
校驗和 | |
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重定向網關 IP | |||
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原包的IP首部 | |||
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源IP數據報前8個字節 | |||
重定向報文的類型爲5，代碼有效值爲0到3。其中0代表網絡重定向，1代表主機重定向，2代表服務類型和網絡重定向，3代表服務類型和主機重定向。原則上，重定向報文是由路由器產生而供主機使用的。路由器默認發送的重定向報文也只是1或者3，只是對主機的重定向，而不是對網絡的重定向。而主機本身不是路由器，所以這種ICMP重定向會導致網絡流量的增大。
2.2 何時重定向
對於路由器來說，只有當如下條件同時滿足的時候，才進行重定向：
a) 數據包的入接口和路由後的指定的出接口是同一個接口。
b) 數據包的源IP地址和該包應走的下一跳IP地址屬於同一個網段。
c) 數據報非源路由的（這種情況應該比較少見了，源路由多見於Token Ring）。
d) 系統開啓重定向功能。
具體例子如下：
圖1 ICMP重定向組網圖
兩個路由器都開啓了IP重定向功能。HostA 的默認網關爲1.1.1.1。當HostA要和不在同一網段中的HostB通信的時候，會把數據報遞交給默認網關RT1。然而RT1經過查找發現到達3.3.3.3的路徑下一跳恰恰是經由自己的E0/1口的RT2接口1.1.1.2。滿足上述條件，將會發生重定向。
2.3 重定向報文的處理
主機和路由器對於重定向報文有不同的處理原則。
路由器一般忽略ICMP重定向報文。而主機對於重定向報文的感知取決於操作系統。以Windows爲例，對於網關返回的ICMP重定向報文，Windows會在主機的路由表中添加一項主機路由。那麼以後對於這個目的地址數據報，主機會將其直接送往重定向所指示的路由器。支持重定向報文處理的還有許多的Unix系統，如FreeBSD的諸多版本等。這類主機收到ICMP重定向報文後所採取的行動基本都是增加主機路由。顯然，修改默認網關是不合理的。
同時，有的操作系統對於重定向報文是不做任何處理而直接丟棄（雖然也同樣經由網絡層向上遞交），比如Sun的某些系統。
某些主機可以啓動路由器功能，如FreeBSD的某些版本和Win32系統。這時主機的行爲要特殊一些，會施加一些特殊條件來判斷是否處理該重定向報文，這是依系統而異的。比如BSD，它檢查重定向報文的條件之一是“重定向報文不能讓主機本身作爲網關”。
2.4 ICMP重定向的利與弊
ICMP重定向使得客戶端的管理工作大大減少，使得對於主機的路由功能要求大大降低。該功能把所有的負擔推向路由器學習。但是與此同時ICMP重定向也有很多弊端。
就重定向本身的機制來說，ICMP重定向增加了網絡報文流量，因爲主機的報文總是要在網關的直連網段上重複傳輸。那麼更進一步如果主機的操作系統支持重定向（比如Windows）會如何？如圖1，而主機收到重定向報文，會在自己的路由表中產生指向B的主機路由，經由1.1.1.2。事實上，主機這樣可能會引起兩點顯著問題。
其一是引起性能問題，例如：有一臺大型的服務器，要處理數十個子網下的數千臺主機的業務。如果要支持重定向，那麼服務器將會維護一個龐大的充滿主機路由的路由表。這是一筆很大的開銷。可能很大程度上降低服務性能，甚至導致網絡服務癱瘓。
其二是可能埋下安全隱患。利用這點可以進行***和網絡竊聽。如果目某主機A支持ICMP重定向，那麼主機B發一個IMCP重定向給它，以後它發出的所有到指定地址的報文都會轉發主機B，這樣B就可以達到竊聽目的了。當然，拿windows操作系統來說，它會對ICMP報文進行檢查，如果這個重定向不是網關發送的，會被直接丟棄。不過僞造一個網關的數據包很容易。另外，如果刻意僞造許多虛假的ICMP重定向報文，主機路由表就可能被改的亂七八糟。
3 ICMP重定向的避免與消除
針對上述ICMP重定向引發的問題，我們可以採用一些手段來避免或補救。我們討論的前提條件是不改變網絡拓撲。
3.1 關掉ip redirects
在路由器上取消ip redirect。這樣路由器不向主機發送ICMP重定向報文。或者當起動HSRP或VRRP的時候，ICMP重定向會被關掉。這是相當於一臺路由器作備份。有效的避免出現ICMP重定向。該方案是看似根本上解決了問題，但是隻是ICMP重定向報文不會發回主機，解決了安全和主機負荷的問題，網絡上的流量卻沒有減少。
3.2 不同掩碼長度子網劃分
使用子接口來改變ICMP重定向條件。還是如圖1，我們如下配置IP。
HostA： IP Addr = 1.1.1.12/24 Default Gateway = 1.1.1.2/24
RT1 E0/1 IP Addr = 1.1.1.254/25
RT2 E0/1 IP Addr = 1.1.1.2/24 E0/1.1(Sub interface) = 1.1.1.250/25
這種方法的基本思想是：破壞ICMP重定向的條件，哄騙路由器認爲用戶數據報的入接口和出接口不同。從HostA來看，RT1和RT2都在和自己直連的網段。如此配置從RT2來看，用戶數據的入接口和出接口不在同一網段上，數據從1.1.1.2進入，從1.1.1.250路由出去，用戶數據純粹的被路由出去，這樣就破壞了ICMP重定向的條件。而且RT2會認爲自己的子接口E0/1.1和RT1的E0/1接口是在同一子網的。這種方式要求配置的技巧性比較強，但也並沒有減少網絡數據流量，只是在安全性和主機負荷上有所改進。
3.3 使用訪問控制列表（ACL）
在高級的ACL中可以根據報文類型進行過濾，在我司設備上如下配置：
[Quidway]acl number 100 match-order auto
[Quidway-acl-adv-100]rule deny icmp fragment icmp-type net-redirect
[Quidway-Ethernet6/0]firewall packet-filter 100 outbound
在出接口上綁定ACL，過濾掉報文。這樣做實事上減少了網絡流量，保證了主機的安全性，減輕主機負荷。但是會消耗路由器的處理資源。
3.4 代理ARP
代理ARP的方法比較直接，乾脆在RT1上啓動代理ARP，讓自己的。主機廣播ARP請求後，網關RT1返回RT2的接口MAC地址。這種方法相當於修改了主機的默認網關。其後所有的流量都被導向RT2。這樣可能會影響原來的業務需求。所以這種方法是不可取的。
3.5 我們走到哪裏了
ICMP重定向的原理在很多文檔裏都有講解，但是對於重定向而引發的問題（如本文列舉網絡流量問題、主機安全問題以及主機負荷問題）談論比較少。在現實組網中，許多問題都雖然看似細微，事實上卻足以導致致命的錯誤。比如在某項目中，由於某服務器對於ICMP重定向不提供支持，而導致路由設備把所有的報文都送上CPU，進行轉發，最終致使該網絡設備宕機。
希望我們今後對於這類問題能夠繼續深入研究下去。
參考資料
1 華爲3COM測試中心論壇討論
2 《TCP/IP詳解 卷一：協議》Chapter 6, Chapter 9
3 “Cisco When Are ICMP Redirects sent”（Paper）
4 《S5000系列交換機操作手冊》Chapter 5