我希望专家就套接字选项 IP_MULTICAST_IF（“设置多播接口”）与静态多播路由的使用提供建议。
在 LAN 中，组播 IP 数据报通常在组播以太网帧中发送（IP/MAC 组播目的地址映射）。在多宿主 Linux 系统（内核 5.11）上，我注意到套接字选项
IP_MULTICAST_IFIP_MULTICAST_IFIP_MULTICAST_IFIP_MULTICAST_IF第一个问题：有了组播数据包的静态路由，组播IP数据报应该以组播以太网帧还是单播以太网帧的形式发送到网关？
第二个问题：无论第一个问题的答案是什么，为什么套接字选项 IP_MULTICAST_IF 从多播切换到单播 MAC 寻址？
Linux 手册页（“man 7 ip”）不是很明确：
IP_MULTICAST_IF (since Linux 1.2)
Set the local device for a multicast socket. The argument for setsockopt(2) is an ip_mreqn or (since Linux 3.5)
ip_mreq structure similar to IP_ADD_MEMBERSHIP, or an in_addr structure. (The kernel determines which structure
is being passed based on the size passed in optlen.) For getsockopt(2), the argument is an in_addr structure.
这是在两个 Linux 虚拟机之间重现此情况的示例配置。
第一个系统，“vmubuntu”，在 ens38 接口上运行 Wireshark 的接收器：
ens33: 00:0C:29:46:B7:CE 192.168.98.3 / 24 -> NAT, default route
ens38: 00:50:56:39:F0:03 192.168.233.11 / 24 -> host local vmware
第二个系统，“vmfedora”，发送方系统：
ens33: 00:0C:29:B6:33:8D 192.168.98.2 / 24 -> NAT, default route
ens37: 00:50:56:29:34:37 192.168.233.10 / 24 -> host local vmware
我们在“vmfedora”上声明多播流量的静态路由，使用“vmubuntu”作为网关。请注意，一般 IP 流量的默认路由位于另一个接口上。
$ uname -a
Linux vmfedora 5.11.15-200.fc33.x86_64 #1 SMP Fri Apr 16 13:41:20 UTC 2021 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
$
$ sudo route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 gw 192.168.233.11 dev ens37
$
$ route -n
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 192.168.98.1 0.0.0.0 UG 20100 0 0 ens33
192.168.98.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 ens33
192.168.233.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 101 0 0 ens37
224.0.0.0 192.168.233.11 240.0.0.0 UG 0 0 0 ens37
让我们将多播数据包从“vmfedora”发送到路由范围内的239.230.2.44:3044。我们将套接字绑定到本地地址 192.168.233.10，这也是静态路由的出接口。我们不使用套接字选项
IP_MULTICAST_IF在“vmubuntu”上，Wireshark 报告如下：
Internet Protocol Version 4, Src: 192.168.233.10, Dst: 239.230.2.44
Ethernet II, Src: VMware_29:34:37 (00:50:56:29:34:37), Dst: IPv4mcast_66:02:2c (01:00:5e:66:02:2c)
Destination: IPv4mcast_66:02:2c (01:00:5e:66:02:2c)
Address: IPv4mcast_66:02:2c (01:00:5e:66:02:2c)
.... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
.... ...1 .... .... .... .... = IG bit: Group address (multicast/broadcast)
Source: VMware_29:34:37 (00:50:56:29:34:37)
Address: VMware_29:34:37 (00:50:56:29:34:37)
.... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
.... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
Type: IPv4 (0x0800)
我们可以看到带有多播目的地址的IP数据报是在带有相应多播目的地址的以太网帧中发送的。
现在，让我们在
IP_MULTICAST_IFbind()Internet Protocol Version 4, Src: 192.168.233.10, Dst: 239.230.2.44
Ethernet II, Src: VMware_29:34:37 (00:50:56:29:34:37), Dst: VMware_39:f0:03 (00:50:56:39:f0:03)
Destination: VMware_39:f0:03 (00:50:56:39:f0:03)
Address: VMware_39:f0:03 (00:50:56:39:f0:03)
.... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
.... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
Source: VMware_29:34:37 (00:50:56:29:34:37)
Address: VMware_29:34:37 (00:50:56:29:34:37)
.... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
.... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
Type: IPv4 (0x0800)
现在，我们看到带有多播目标地址的IP数据报是在以太网帧中发送的，并且以网关的单播MAC地址作为目标地址。
唯一的区别是套接字选项
IP_MULTICAST_IF如果您想重现此内容，请参阅下面的代码。它采用一个强制命令行参数：套接字绑定到的本地接口的 IP 地址。第二个可选命令行参数是“-f”，用于强制套接字选项
IP_MULTICAST_IF感谢您对此选项的解释。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
struct sockaddr_in dest;
dest.sin_family = AF_INET;
dest.sin_port = htons(3044);
inet_pton(AF_INET, "239.230.2.44", &dest.sin_addr);
struct sockaddr_in local;
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = 0;
local.sin_addr.s_addr = 0;
int use_mcast_if = 0;
for (int arg = 1; arg < argc; ++arg) {
if (strcmp(argv[arg], "-f") == 0) {
use_mcast_if = 1;
}
else if (inet_pton(AF_INET, argv[arg], &local.sin_addr) != 1) {
fprintf(stderr, "invalid local address: %s\n", argv[arg]);
return EXIT_FAILURE;
}
}
const int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
if (sock < 0) {
perror("socket()");
return EXIT_FAILURE;
}
if (bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0) {
perror("bind()");
return EXIT_FAILURE;
}
if (use_mcast_if && setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &local.sin_addr, sizeof(local.sin_addr)) < 0) {
perror("setsockopt(IP_MULTICAST_IF)");
return EXIT_FAILURE;
}
const int data = 0x12345678;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
sendto(sock, &data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest));
}
close(sock);
return EXIT_SUCCESS;
}
如果没有 mrouted 或 pimd 等特殊软件，Linux 通常无法处理组播路由。 我在 CentOS 7 VM（3.10 内核）上尝试过此操作，并看到带有静态路由的单播 MAC 地址，无论我是否使用
IP_MULTICAST_IF以下关于 ServerFault 的帖子对此进行了更详细的介绍：
TL;DR——不要使用静态多播路由。 坚持设置
IP_MULTICAST_IF如果使用bind（源ip已知），或者如果使用connect套接字： 通过静态路由和 IP_MULTICAST_IF，多播 IP 数据报以单播以太网帧的形式发送到网关。 使用静态路由，没有 IP_MULTICAST_IF，多播 IP 数据报在多播以太网帧中发送。
如果使用取消连接套接字（无需首先绑定）： 使用静态路由，多播 IP 数据报始终在单播以太网帧中发送，无论是否带有 IP_MULTICAST_IF。
所以不要使用静态组播路由。坚持设置 IP_MULTICAST_IF。