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PACKET(7)(Linux) PACKET(7) PACKET(7)(Linux)

分组(也译为数据包),PF_PACKET - 在设备层的分组接口 译注:PF_PACKET 中的 PF 是 protocol family(协议族)的缩写。

#include <sys/socket.h>

#include <features.h> /* 需要里面的 glibc 版本号 */
#if __GLIBC__ >= 2 && __GLIBC_MINOR >= 1
#include <netpacket/packet.h>
#include <net/ethernet.h> /* 链路层(L2)协议 */
#else
#include <asm/types.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/if_ether.h> /* 链路层协议 */
#endif
packet_socket=socket(PF_PACKET,intsocket_type,intprotocol);

分组套接口(也译为插口或套接字)被用于在设备层(OSI 的链路层) 收发原始(raw )分组。它允许用户在用户空间实现在物理层之上的 协议模块。

对于包含链路层报头的原始分组,socket_type 参数是 SOCK_RAW; 对于去除了链路层报头的加工过的分组,socket_type 参数是 SOCK_DGRAM。链路层报头信息可在作为一般格式的 sockaddr_ll 中 的中得到。socket 的 protocol 参数指的是 IEEE 802.3 的按网络 层排序的协议号,在头文件中有所有被允许的 协议的列表。当 protocol 被设置为 htons(ETH_P_ALL)时,可以接 收所有的协议。到来的此种类型的分组在传送到在内核实现的协议 之前要先传送给分组套接口。

译注:DGRAM 是数据报的意思,htons 函数名是 hosts to networks of a short (16位整数的从主机到网络的字节序变换)的缩写。

只有有效 uid 是 0 或有 CAP_NET_RAW 能力的进程可以打开分组 套接口。

传送到设备和从设备传送来的 SOCK_RAW 分组不改变任何分组数据。 当收到一个 SOCK_RAW 分组时, 地址仍被分析并传送到一个标准的 sockaddr_ll 地址结构中。当发送一个 SOCK_RAW 分组时, 用户供 给的缓冲区应该包含物理层报头。接着此分组不加修改的放入目的 地址定义的接口的网络驱动程序的队列中。一些设备驱动程序总是 增加其他报头。SOCK_RAW 分组与已被废弃的 Linux 2.0 的 SOCK_PACKET 分组类似但不兼容。

对 SOCK_DGRAM 分组的操作要稍微高一层次。在分组被传送到用户 之前物理报头已被去除。从 SOCK_DGRAM分组套接口送出的分组在被 放入网络驱动程序的队列之前,基于在 sockaddr_ll 中的目的地址 得到一个适合的物理层报头。

缺省的所有特定协议类型的分组被发送到分组套接口。为了只从特 定的接口得到分组,使用bind(2)来指定一个在 sockaddr_ll 结构 中的地址,以此把一个分组套接口绑定到一个接口上。只有地址字 段 sll_protocol 和 sll_ifindex 被绑定用途所使用。

不支持在分组套接口上的 connect(2) 操作。(不能作为客户端使用)

sockaddr_ll 是设备无关的物理层地址。

struct sockaddr_ll
{
unsigned short sll_family; /* 总是 AF_PACKET */
unsigned short sll_protocol; /* 物理层的协议 */
int sll_ifindex; /* 接口号 */
unsigned short sll_hatype; /* 报头类型 */
unsigned char sll_pkttype; /* 分组类型 */
unsigned char sll_halen; /* 地址长度 */
unsigned char sll_addr[8]; /* 物理层地址 */
};

sll_protocol 是在 linux/if_ether.h 头文件中定义的按网络层排 序的标准的以太桢协议类型。sll_ifindex 是接口的索引号(参见 netdevice(2));0 匹配所有的接口(当然只有合法的才用于绑定)。 sll_hatype 是在 linux/if_arp.h 中定义的 ARP 硬件地址类型。 sll_pkttype 包含分组类型。有效的分组类型是:目标地址是本地 主机的分组用的 PACKET_HOST,物理层广播分组用的 PACKET_BROADCAST ,发送到一个物理层多路广播地址的分组用的 PACKET_MULTICAST, 在混杂(promiscuous)模式下的设备驱动器发向其他主机的分组用的 PACKET_OTHERHOST,本源于本地主机的分组被环回到分组套接口用 的 PACKET_OUTGOING。这些类型只对接收到的分组有意义。sll_addr 和 sll_halen 包括物理层(例如 IEEE 802.3)地址和地址长度。精确 的解释依赖于设备。

译注: (1) 对于以太网(ethernet) OSI 模型不完全适用,以太桢定义包 括物理层和链路层的基本内容, 所谓的以太桢协议类型标识的是网络 层的协议。IEEE 802 委员会为与 OSI 相一致,把以太桢定义称为 MAC(medium access control)层,在 MAC 层与网络层之间加入 LLC (logical link control)层,补充上了 OSI 标准的链路层。但在BSD TCP/IP 中是为了兼容官方标准才被实现的。对于 TCP/IP 协议族 OSI 模型也不完全适用,TCP/IP 没定义链路层,只能用 UNIX 的设 备驱动程序去对应链路层。无论如何这是既成事实,在本手册页中物 理层、链路层、设备层指的都是以太网的 MAC 层。余以为不必严格 按层次划分去理解问题,现在这个协议栈是优胜劣汰的结果,不是委 员会讨论出来的。 (2) 以太网地址分为三类,物理地址(最高位为0),多路广播地址 (最高位为1),广播地址(全是1)。以 DP8390 为例,它的接收配置 寄存器的 D2 位用来指定 NIC 是否接受广播桢,D3 位用来指定 NIC 是否对多路广播桢进行过滤,D4 位用来指定 NIC是否接受所有的物 理地址桢。混杂(Promiscuous)模式就是接收所有物理地址桢。

分组套接口可被用来配置物理层的多路广播和混杂模式。配置通过调用 setsockopt(2)实现,套接口参数是一个分组套接口、层次参数为 SOL_PACKET 、选项参数中的 PACKET_ADD_MEMBERSHIP 用于增加一 个绑定,选项参数中的 PACKET_DROP_MEMBERSHIP 用于删除一个绑 定。两个选项都需要作为参数的 packet_mreq 结构:

struct packet_mreq
{
int mr_ifindex; /* 接口索引号 */
unsigned short mr_type; /* 动作 */
unsigned short mr_alen; /* 地址长度 */
unsigned char mr_address[8]; /* 物理层地址 */
};

mr_ifindex 包括接口的接口索引号,mr_ifindex 的状态是可以改 变的。mr_type 参数指定完成那个动作。PACKET_MR_PROMISC 允许 接收在共享介质上的所有分组,这种接受状态常被称为混杂模式; PACKET_MR_MULTICAST 把套接口绑定到由mr_address 和 mr_alen 指定的物理层多路广播组上;PACKET_MR_ALLMULTI 设置套接口接 收所有的来到接口的多路广播分组。

除此之外传统的 ioctls 如 SIOCSIFFLAGS, SIOCADDMULTI, SIOCDELMULTI 也能用于实现同样的目的。

SIOCGSTAMP 用来接收最新收到的分组的时间戳。它的参数是 timeval 结构。

除此之外,所有的在 netdevice(7) 和 socket(7) 中定义的标准 的 ioctl 在分组套接口上均有效。

分组套接只对传送分组到设备驱动程序时发生的错误做错误处理, 其他不做错误处理。这里没有等待解决的错误的概念。

在 Linux 2.0 中,得到分组套接口的唯一方法是调用 socket(PF_INET, SOCK_PACKET, protocol)。它仍被支持但变得 没有价值。两种方法的主要不同在于 SOCK_PACKET 使用老的 sockaddr_pkt 结构来指定一个接口,没有提供物理层接口无关性。 (依赖于物理设备)

struct sockaddr_pkt
{
unsigned short spkt_family;
unsigned char spkt_device[14];
unsigned short spkt_protocol;
};

spkt_family 包括设备类型,spkt_protocol 是在 中定义的 IEEE 802.3 协议类型,spkt_device 是表示设备名的 null 终结的字符串,例如 eth0。

译注: "who is nntp" 就是一个以 null (' ')终结的字符串。

这个结构已经被废弃,不应在新的代码中使用。

不建议对要求可移植的程序通过 pcap(3) 使用 PF_PACKET 协议族; 它只覆盖了 PF_PACKET 特征的一个子集。

译注:该函数库可在 ftp://ftp.ee.lbl.gov/libpcap.tar.Z 得到。

SOCK_DGRAM 分组套接口对 IEEE 802.3 桢不做生成或分析 IEEE 802.2 LLC 报头的尝试。当在套接口中指定了 ETH_P_802_3 协议, 告知内核生成 802.3 桢,并填写了长度字段;用户必须提供提供 LLC 报头来产生符合标准的分组。到来的 802.3 分组不在协议 字段 DSAP/SSAP 上实现多路复用;而是故意的把 ETH_P_802_2 协议的 LLC 报头提供给用户。所以不可能绑定到 ETH_P_802_3; 而可以绑定到 ETH_P_802_2 并自己做多路复用。缺省的发送的是 标准的以太网 DIX 封装并填写协议字段。

译注: 长度字段和协议字段其实都是以太桢的第四字段,这个字段 的值在小于 1518 时表示此以太桢是 IEEE 802.3 桢,在大于1536 时表示此以太桢是 DIX 桢。DIX 中的 D 代表 DEC,I 代表 Intel, X 代表 Xerox。

分组套接口不是输入或输出防火墙的系列主题。

ENETDOWN
接口未启动。

ENOTCONN
未传递接口地址。

ENODEV
在接口地址中指定了未知的设备名或接口索引。

EMSGSIZE
分组比接口的 MTU(最大传输单元)大。

ENOBUFS
没有足够的内存分配给分组。

EFAULT
用户传递了无效的地址。

EINVAL
无效参数。

ENXIO
接口地址包含非法接口索引号。

EPERM
用户没有足够的权限来执行这个操作。

EADDRNOTAVAIL
传递了未知的多路广播组地址。

ENOENT
未收到分组。

除此之外,底层的驱动程序可能产生其他的错误信息。

PF_PACKET 是 Linux 2.2 的新特征。Linux 的早期版本只支持 SOCK_PACKET。

glibc 2.1 没有定义 SOL_PACKET。建议的补救是使用
#ifndef SOL_PACKET
#define SOL_PACKET 263
#endif
在此以后的 glibc 版本中更正了错误并且在 libc5 系统上不会发生。

没有对 IEEE 802.2/803.3 LLC 的处理被认为是缺陷。

套接口过滤器未归入文档。

本手册页是 Andi Kleen 写的,他得到了 Matthew Wilcox 的帮助。 在 Linux 2.2 中的 PF_PACKET 是 Alexey Kuznetsov 实现的,他 的实现是以 Alan Cox 和其他人的代码为基础的。

ip(7),socket(7),socket(2),raw(7),pcap(3). RFC894-IP数据报的Ethernet桢封装标准。 RFC1700-IP数据报的IEEE802.3桢封装标准。 头文件linux/if_ether.h包含物理层协议。

mhss <jijingzhisheng@up369.com>

2000/10/15

http://cmpp.linuxforum.net

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