1、第六讲原始套接字与数据链路访问任立勇电子科技大学计算机学院* 1目 录nTCP/IP协议族结构nIP数据报格式n原始套接字n一个简单的 DOS攻击程序nPing协议的 ICMP版本nTraceroute程序n数据链路层访问技术n一个数据链路访问的例子Date 2TCP/IP协议族结构应用层应用层IPv4, IPv6网络介质层网络介质层TCP UDPtcpdump mrouted ping traceroute Appl. Appl. Appl. Appl.TCP UDPICMPIGMPIPv4BPFDLPI 数据链路数据链路ARPRARPDate 3IPv4数据报格式n几点说明几点说明 ： 首
2、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0 DFMF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0 3 7 15 31Date 4IP数据报分片例子nIP数据报是指 I P 层端到端的传输单元（在分
3、片之前和重新组装之后），分组是指在 I P 层和链路层之间传送的数据单元。n需要重申的是，任何传输层首部只出现在第 1 片数据中。Date 5原始套接字（概述）n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：l使用原始套接字可以读写 ICMPv4、 IGMPv4分组。如Ping程序， mroute程序等；l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
4、序通过原始套接字来处理它们；l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。Date 6原始套接字创建#include #include int socket(AF_INET, SOCK_RAW, int protocol);n 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。n 用户可以通过设置 IP_HDRINCL选项来编写自己的 IP数据报首部：const int on = 1;setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, n 可以调用 bind函数绑定
5、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；n 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。n 注意： bind和 connect时，端口已经没有意义了 。Date 7通过原始套接字发送数据报n原始套接字的输出遵循以下规则：l 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；l 如果 IP_HDRINCL选项未
6、设置，则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；l 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）l 对于超出外出接口的 MTU的分组，内核将
7、其分片。Date 8通过原始套接字接收数据报n内核通过原始套接字接收数据报，遵循以下规则：l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；l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；l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；l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。
8、l如果数据报以分片形式到达，则该分组将在所有片段到达并重组后才传给原始套接字。Date 9通过原始套接字接收数据报（续）n 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：l 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；l 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；l 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套接字。l 如果一个原始套接字以 protocol参数为 0的方式创建，而且未调用bind或 connect，那么对于内核传递给原始套接字的每一个原始数据报，该套接字都会收到一份拷贝；l 当接收到的数据报传递给当接收到的数据报传递给 IPv4原始套接字时，整个数据报（包括原始套接字时，整个数据报（包括 IP头部）都将传递给进程头部）都将传递给进程 。而对于 IPv6，则将去除扩展头部。Date 10
