Linux／UNIX网络编程 甘刚 第13章 原始套接字与数据链路访问编程

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1、第13章原始套接字与数据链路访问编程IPv4数据报格式几点说明：首部长度是以32位（即4字节）为单位；16位的标识用于分片和重组；DF位（不分片）；MF（还有片段）；协议字段表示封装在IP报文中的上层协议，典型的有：ICMP（1）、IGMP（2）、TCP（6）、UDP（17）；头部校验和只对IP头部（包括选项）计算，校验算法是标准的因特网校验和算法，即简单的16位反码求和。版本总长度（字节长度）标识片段偏移首部长度服务类型0DFMF存活时间（TTL）头部校验和协议32位源地址32位目的地址选项（如果有的话）数据首部数据0371531IP数据报分片例子IP数据报是指指IP层

2、端到端的传输单元（在分片之前和重新组装之后），分组是指在IP层和链路层之间传送的数据单元。需要重申的是，任何传输层首部只出现在第1片数据中。原始套接字（概述）原始套接字提供了一些使用tcp和udp协议不能实现的功能，如：使用原始套接字可以读／写ICMPv4、IGMPv4分组。如Ping程序，mroute程序等；使用原始套接字可以读／些特殊的IPv4数据包，内核不处理这些数据报的IPv4协议字段。如大多数内核只处理ICMP、IGMP、TCP、UDP的数据报。但协议字段还可以为其他值，如OSPF直接使用IP协议，将IP数据报的协议字段设为89，此时，就必须有专门的程序通过原始

3、套接字来处理它们；利用原始套接字还可以创建自定义的IP数据报首部，编写基于IP协议的高层网络协议。原始套接字创建#include#includeintsocket(AF_INET,SOCK_RAW,intprotocol);protocol参数一般不能为0，如：IPPROTO_ICMP。另外，只有超级用户才能创建原始套接字。用户可以通过设置IP_HDRINCL选项来编写自己的IP数据报首部：constinton=1;setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,&on,sizeof(

4、on));可以调用bind函数绑定原始套接字的本地IP地址，此时，所有输出的数据报将用到源IP地址（仅当IP_HDRINCL未设置时）；如果不调用bind函数，由内核将源IP地址设成外出接口的主IP地址；可以调用connect函数设置数据报的目的地址（注意并不需要真正的连接）。此后，可直接调用write或send。注意：bind和connect时，端口已经没有意义了。通过原始套接字发送数据报原始套接字的输出遵循以下规则：如果套接字已经连接，可以调用write、writev、send来发送数据，否则需要调用sendto或sendmsg；如果IP_HDRINCL选项未设置，则

5、内核写的数据起始地址指IP头部之后的第一个字节。因为这种情况下，内核构造IP头部，并将它安在来自进程的数据之前。内核将IPv4头部的协议字段设置成用户在调用socket函数所给的第三个参数；如果设置了IP_HDRINCL，则内核写的数据起始地址指IP头部的第一个字节。用户所提供的数据大小值必须包括头部的字节数。此时进程构造除了以下两项外的整个IP头部；（a）IPv4标识字段可以设为0，要求内核设置该值；（b）IPv4头部校验和由内核来计算和存储。IPv4数据报首部各个字段的内容均是网络字节序（对linux而言）对于超出外出接口的MTU的分组，内核将其分片。通过原始套接字接

6、收数据报内核通过原始套接字接收数据报，遵循以下规则：接收到的tcp和udp分组决不会传递给原始套接字，如果一个进程希望读取包含tcp或udp分组的IP数据报，那么它们必须在数据链路层读入；当内核处理完ICMP消息后，绝大部分ICMP分组将传递给原始套接字。对源自Berkeley的实现，除了回射请求、时间戳请求和地址掩码请求将完全由内核处理以外，所有收到的ICMP分组将传递给某个原始套接口；当内核处理完IGMP消息后，所有IGMP分组都将传递给某个原始套接字；所有带有内核不能识别的协议字段的IP数据报都将传递给某个原始套接字。如果数据报以分片形式到达，则该分组将在所有片段到

7、达并重组后才传给原始套接字。通过原始套接字接收数据报（续）在将一个IP数据报传递给某个套接字之前，内核需要选择匹配的原始套接字：如果在创建原始套接字时，所指定的protocol参数不为0，则接收到的数据包的协议字段应与该值匹配，否则该数据报将不传递给该套接字；如果此原始套接字之上绑定了一个本地IP地址，那么接收到的数据报的目的IP地址应与该绑定地址相匹配，否则该数据报将不传递给该套接字；如果此原始套接字通过调用connect指定了一个对方的IP地址，那么接收到的数据报的源IP地址应与该已连接地址相匹配，否则该数据报将不传递给该