Маршрутизация транзитных IP-пакетов (не предназначенных для этого компьютера), или IP-форвардинг, является опциональной возможностью IP-стека Linux. По умолчанию функция форвардинга не активируется, и система не пересылает транзитные пакеты через свои интерфейсы, а только обрабатывает адресованные ей пакеты. Включение форвардинга IP-пакетов производится через параметр net.ipv4.ip_forward интерфейса sysctl. Если значение этого параметра равно 0, то форвардинг отключен, если же значение параметра не равно 0, форвардинг включен:

$ sysctl net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 0

Кроме того, возможно разрешать или запрещать участие в форвардинге для каждого интерфейса индивидуально:

$ sysctl -a | grep forward | grep v4
net.ipv4.conf.vmnet1.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.vmnet1.forwarding = 0
net.ipv4.conf.eth0.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.eth0.forwarding = 0
net.ipv4.conf.lo.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.lo.forwarding = 0
net.ipv4.conf.default.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.default.forwarding = 0
net.ipv4.conf.all.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.all.forwarding = 0
net.ipv4.ip_forward = 0

По умолчанию форвардинг включается и выключается для всех интерфейсов одновременно, но для отдельных интерфейсов возможно сменить флаг участия в форвардинге. Изменять параметры форвардинга может только системный администратор или пользователь, который имеет право записи в необходимые файлы интерфейса sysctl. Следующий листинг демонстрирует включение форвардинга через все интерфейсы путем вызова программы sysctl:

# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.ip_forward = 1
# sysctl -a | grep forward | sort
net.ipv4.conf.all.forwarding = 1
net.ipv4.conf.all.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.default.forwarding = 1
net.ipv4.conf.default.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.eth0.forwarding = 1
net.ipv4.conf.eth0.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.lo.forwarding = 1
net.ipv4.conf.lo.mc_forwarding = 0
net.ipv4.conf.vmnet1.forwarding = 1
net.ipv4.conf.vmnet1.mc_forwarding = 0
net.ipv4.ip_forward = 1

В процессе маршрутизации для выбора интерфейса и следующего узла для доставки пакета (next hop) ядро использует таблицу маршрутизации. Эта таблица представляет список критериев, в соответствии с которыми выбирается следующий узел. В частности, в таблице маршрутизации фигурируют следующие условия: адрес сети получателя пакета, маска подсети получателя пакета, IP-адрес следующего узла, метрика маршрута и служебные поля (например, тип и возраст записи). Таблица маршрутизации используется не только в IP-форвардинге, но и даже при простой отсылке IP-пакета для выбора интерфейса, через который будет производиться отсылка пакета.

Запись о сети с адресом 0.0.0.0 и маской подсети 0.0.0.0 называют маршрутом по умолчанию, или default route. Узел, чей адрес указан в поле gateway для маршрута по умолчанию, называют маршрутизатором по умолчанию, или default gateway или default router. В системе может быть произвольное количество маршрутов по умолчанию, но они должны быть как минимум с разными метриками. Для просмотра таблицы маршрутизации можно воспользоваться командой route. Эта команда позволяет оперировать с таблицей маршрутов, добавляя и удаляя из нее записи.

# route -n
Kernel IP routing table
Destination   Gateway      Genmask         Flags Metric Ref  Use Iface
10.80.1.113   0.0.0.0      255.255.255.255 UH    0      0      0 ppp0
127.0.0.0     0.0.0.0      255.0.0.0       U     0      0      0 lo
0.0.0.0       10.80.1.113  0.0.0.0         UG    0      0      0 ppp0
# route del default
# route -n
Kernel IP routing table
Destination   Gateway      Genmask         Flags Metric Ref  Use Iface
10.80.1.113   0.0.0.0      255.255.255.255 UH    0      0      0 ppp0
127.0.0.0     0.0.0.0      255.0.0.0       U     0      0      0 lo
# route add default dev ppp0

В данном выводе таблица упорядочена по маске подсети, что соответствует порядку ее просмотра ядром. Столбцы Destination и Genmask содержат адрес и маску сети получателя пакета, столбец Metric фактически указывает приоритет маршрута (маршрут с меньшей метрикой более приоритетен), поле Gateway указывает IP-адрес следующего узла для передачи пакета. Некоторые типы интерфейсов (в частности, интерфейсы типа точка-точка, или point-to-point) подразумевают, что на принимающем конце линии связи всегда находится не более одного узла, и поэтому в этой ситуации IP-адрес следующего узла можно не указывать. В данном случае мы видим, что в приведенном примере некоторые узлы доступны через интерфейс ppp0 типа точка-точка. В частности, именно из-за этого свойства приведенная выше таблица оказывается эквивалентна следующей ниже. Жирным шрифтом помечена измененная строка, демонстрирующая “точечную” природу PPP-соединения:

# route -n
Kernel IP routing table
Destination   Gateway     Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
10.80.1.113   0.0.0.0     255.255.255.255 UH    0      0        0 ppp0
127.0.0.0     0.0.0.0     255.0.0.0       U     0      0        0 lo
0.0.0.0       0.0.0.0     0.0.0.0         U     0      0        0 ppp0

Специфика использования протокола PPP (обычно используемого при модемых соединениях) такова, что любой PPP-интерфейс является интерфейсом типа точка-точка, более того – PPP и расшифровывается как Point-to-Point Protocol. Также интерфейсами точка-точка являются интерфейсы SLIP (Serial Line IP) и практически все разновидности туннельных интерфейсов.

При деактивизации интерфейса из таблицы маршрутизации автоматически исключаются все маршруты, для которых в поле Iface был указан отключившийся интерфейс. Для некоторых типов интерфейсов при активизации в таблице маршрутизации также создаются служебные записи о маршрутах, которые нельзя удалить.

В большинстве случаев таблица маршрутизации имеет не слишком большой размер, но в некоторых ситуациях (в частности, на шлюзовых машинах в больших сетях) таблица может иметь весьма значительный размер и изменяется не “вручную” с помощью команды route, а специальными программами – демонами поддержки протоколов динамической маршрутизации. С некоторыми упрощениями алгоритм работы этих демонов можно описать следующим образом: демон “слушает” приходящие пакеты для обслуживаемых протоколов динамической маршрутизации, и по получении (или неполучении) такого пакета отдает ядру команду на изменение таблицы маршрутизации.

Следует также заметить, что команда route в режиме вывода таблицы маршрутизации фактически просто фильтрует и форматирует данные, содержащиеся в специальном файле, называемом /proc/net/route, используемом для доступа к таблице маршрутизации, ведущейся ядром.