Linux 原始套接字 && 数据链路层访问

1. 原始套接字能力:

(1) 进程可以读写ICMP,IGMP等分组,如ping程序;

(2) 进程可以读写内核不处理协议字段的ipv4数据报;如OSPF等;

(3) 进程可以使用IP_HDRINCL套接字选项自行构造ipv4首部;

 

2. 原始套接字的创建:

 

开启ip头构造选项:

当选项开启时,我们需要构造完整的IP首部,下列情况除外:

(1) IP总是计算并存储IP首部校验和;

(2) 如果我们将IP标识字段设置为0,内核将设置该字段;

(3) 如果源ip地址是INADDR_ANY,IP将把它设置为外出接口的IP地址;

(4) 如何设置IP选项取决于实现。有些实现取出我们预先使用IP_OPTIONS套接字选项设置的任何IP选项,把它们添加到我们的构造首部中,而其他实现则要求我们亲自在首部指定任何期望的IP选项;

(5) IP首部中的有些字段必须以主机字节序填写,有些字段必须以网络字节序填写,具体取决于实现。linux上所有字节都采用网络字节序;

 

3. 原始套接字的输出:

(1) 普通输出通过调用sendto或者sendmsg并指定目的IP地址完成,如果套接字已经连接,那么也可以使用write,writev,send;

(2) 如果IP_HDRINCL套接字选项未开启,那么由进程让内核发送的数据的起始地址是IP首部之后的第一个字节,因为内核将构造IP首部并把它置于来自进程的数据之前。内把所构造的ipv4首部的协议字段设置成来自socket调用的第三个参数;

(3) 如果IP_HDRINCL套接字选项已开启,那么由进程让内核发送的数据的起始地址是IP首部的第一个字节。进程调用输出函数写出的数据量必须包括IP首部大小。整个IP首部由进程构造。不过(a)ipv4标识字段可以设置为0,从而告知内核设置该值;(b) ipv4首部校验和字段总是由内核计算并存储 (c) ipv4选项字段是可选的;

(4) 内核会对超出外出接口MTU的原始分组执行分片;

 另:ip首部之后所含有的其他任何首部的校验和需要用户进程计算;

 

4. 原始套接字的输入:

(1) 接收到的udp/tcp分组决不传递到任何原始套接字;进程只能通过数据链路层读取这些分组;但是可以发哦;

(2) 大多数icmp分组在内核处理完其中的icmp消息后传递到原始套接字;源自Berkeley的实现把不是回射请求,时间戳请求或者地址掩码请求(这三类均有内核处理)的所有接收到的icmp分组传递给原始套接字;

(3) 所有igmp分组在内核完成处理其中的igmp消息后传递给原始套接字;

(4) 内核不认识协议字段的所有ip数据报传递到原始套接字;内核对这些分组进行ip头最小验证:ip版本,ip校验和,首部长度,目的ip地址;

(5) 如果某个数据报以片段的形式到达,那么在它的所有片段均到达并重组出该数据报之前,不会传递任何片段分组到原始套接字;

(6) 如果创建原始套接字制定了非0协议参数,那么接收到的数据报协议字段必须匹配该值,否则该数据报不会传递到该套接字;

(7) 如果原始套接字已由bind调用绑定了某个本地ip地址,那么接收到的数据报目的IP地址必须匹配这个绑定地址,否则该数据报不会传递到这个套接字;

(8) 如果这个原始套接字由connect调用制定了某个外地ip地址,那么接收到的数据报的源ip地址必须匹配该连接,否则数据报不会传递到该套接字;

注意:如果一个原始套接字是以0值协议参数创建,并且既未调用bind,也未调用connect,那么该套接字将接收可由内核传递到原始套接字的每个原始数据报的一个副本;

无论何时往一个原始IPv4套接字传递一个接收的数据报,传到该套接字所在进程都包括ip首部在内的完整数据报;ipv6不包含首部;

 

5. 数据链路层访问:

接收所有帧:

 

接收ipv4帧:

 

注意:如果设置接口为混杂模式,则可接收所有经过数据流,而不论其目的地址是否是它;

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