ipv6源地址选择原理

引言

一个接口通常有多个ipv6地址（比如可能存在多个全球地址，多个链路本地地址）。那么设备从接口发包时它会使用哪个地址作为源地址呢？

假设场景如下：
我们设备是路由器，br0有两个链路本地地址：fe80::1/64, fe80::2/64。
路由器下的PC发送dns查询，目的地址为fe80::1，路由器的dns server回包时会使用哪个源地址，fe80::1,还是fe80::2呢？
dns server发包时使用的sendto函数，而且socket也没有bind到一个特定的地址上，选择哪个源地址取决于内核的选择。
如果使用了fe80::2，那么糟糕，PC可能认为源地址与自己发送的目的地址不一样，丢包，导致无法上网。

本文主要围绕上面问题来分析地址选择，而略过其他场景下的选择。

内核选择算法

选择源地址的函数从ipv6_dev_get_saddr开始。

use_oif_addrs_only

如果目的地址是组播、链路本地地址、或者接口的use_oif_addrs_only配置为1，那么源地址只会从发包接口选择。

cat /proc/sys/net/ipv6/conf/enp3s0/use_oif_addrs_only 
0

use_oif_addrs_only默认为0，即使用全球地址通信时，源地址不一定是出接口上的IP地址。

__ipv6_dev_get_saddr

评选出接口上评分最高的地址。这是选择地址的核心。

它通过以下一系列的标准，从上往下比较两个地址的评分。

/*
 *	Choose an appropriate source address (RFC3484)
 */
enum {
	IPV6_SADDR_RULE_INIT = 0,
	IPV6_SADDR_RULE_LOCAL,
	IPV6_SADDR_RULE_SCOPE,
	IPV6_SADDR_RULE_PREFERRED,
#ifdef CONFIG_IPV6_MIP6
	IPV6_SADDR_RULE_HOA,
#endif
	IPV6_SADDR_RULE_OIF,
	IPV6_SADDR_RULE_LABEL,
	IPV6_SADDR_RULE_PRIVACY,
	IPV6_SADDR_RULE_ORCHID,
	IPV6_SADDR_RULE_PREFIX,
#ifdef CONFIG_IPV6_OPTIMISTIC_DAD
	IPV6_SADDR_RULE_NOT_OPTIMISTIC,
#endif
	IPV6_SADDR_RULE_MAX
};

IPV6_SADDR_RULE_LOCAL
如果目的地址和接口地址相等，那么优先

IPV6_SADDR_RULE_SCOPE
使用范围的比较，这儿实际判断比较复杂，因为地址范围有好几个。
可以先简单理解为：在源地址范围大于等于目的地址范围的情况下，地址的使用范围越小，越优先。如果源地址范围小于目的地址范围，那么分值一样。

IPV6_SADDR_RULE_PREFERRED
地址优选期没到期的高于到期的，优选期到期的地址在ip命令里面能看到deprecated标识

IPV6_SADDR_RULE_OIF
优先使用出接口的地址

IPV6_SADDR_RULE_LABEL
如果label与目的地址相同，那么优选这个地址。

IPV6_SADDR_RULE_PRIVACY
优先使用隐私地址(临时地址)。可通过proc配置接口的use_tempaddr，默认为2，默认使用隐私地址。
也可通过sockopt配置。

IPV6_SADDR_RULE_ORCHID
不清楚

IPV6_SADDR_RULE_PREFIX
前缀长度，长度越长，越优先。

ret = ipv6_addr_diff(&score->ifa->addr, dst->addr);
		if (ret > score->ifa->prefix_len)
			ret = score->ifa->prefix_len;

选谁呢

fe80::1/64, fe80::2/64这两个地址，用上面的选择算法走一遍，发现都是一样的。比较不出来。。
那么用哪个呢？用第一个，看哪个在链表最前面。
可以简单的理解为使用最近时间添加的一个，如果fe80::2/64是最近添加的，那么就用它。

接口上的地址顺序

接口上添加地址的函数如下。
地址列表是按照scope排序的。scope表示地址的使用范围，比如常见的全球地址(0x0e)和链路本地地址(0x02)。scope高的在前面，同一scope则是后填加的地址在前面。

ipv6_link_dev_addr(struct inet6_dev *idev, struct inet6_ifaddr *ifp)
{
	struct list_head *p;
	int ifp_scope = ipv6_addr_src_scope(&ifp->addr);

	/*
	 * Each device address list is sorted in order of scope -
	 * global before linklocal.
	 */
	list_for_each(p, &idev->addr_list) {
		struct inet6_ifaddr *ifa
			= list_entry(p, struct inet6_ifaddr, if_list);
		if (ifp_scope >= ipv6_addr_src_scope(&ifa->addr))
			break;
	}

	list_add_tail_rcu(&ifp->if_list, p);
}

我们通过ip命令查看到地址列表，和上面的顺序基本吻合

# ip -6 a show dev br0
23: br0: <BROADCAST,MULTICAST,ALLMULTI,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    inet6 2009::40:6002:20ff:fe11:34b0/64 scope global  全球
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::100/64 scope link  链路本地，后添加
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::6002:20ff:fe11:34b0/64 scope link 链路本地，先添加
       valid_lft forever preferred_lft forever

dadfailed
添加一个ipv6地址时，默认会启动地址重复检查。如果dad检查失败，会有一条相关打印，ip命令看到的地址状态如下。

inet6 fe80::100/64 scope link dadfailed tentative

dadfailed的地址是无法使用的。

左右源地址优先级

还是最初的场景，要是我们无论如何都想系统使用fe80::2,而不使用fe80::1。要怎么做呢？

从上面的分析看，有两种方法：
（1）添加fe80::1时，设置它的优选期为0就行了。

ip a add fe80::1/64 dev eth0 preferred_lft 0

（2）缩短地址的前缀长度

ip a add fe80::1/10 dev eth0

参考

# IPv6源地址选择