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路由器网络中数据包传输分析

发布时间:2016-05-04

  本篇介绍一个基础的知识,关于数据包在路由器中是如何进行传输和交换的,只要明白这点,那么对你配置出一个好的网络环境会有很大的帮助。

  一、输入的问题

  1、原始套接口可以接收到任何TCP或UDP报文。

  2、要想接收到原始套接口,首先要接收的数据包必须有一个完整的、正确的IP头,否则不能通过ip_rcv()中的包头检查和检验和验证。

  3、在原始套接口接收的数据包过程中,内核会对接收的IP包进行校验和验证,但不会对IP包以后的任何字段进行检测和验证。如,我们创建原始套接口时,所指定的protocol参数为IPPROTO_TCP,内核也不会进行TCP校验和验证,而是直接把IP头中协议字段为TCP的所有数据包都复制一份,提交给该原始套接口。

  4、用原始套接口接收到的TCP包都是进行了IP重组以后,TCP排序以前的报文。

  5、如果在创建原始套接口时,所指定的protocol参数不为零,(socket的第三个参数),则接收到的数据报的协议字段应该与之匹配。否则该数据报不传递给该套接口。

  6、如果此原始套接口上绑定了一个本地IP地址,那么接收到的数据报的目的IP地址应该与该绑定的IP地址相匹配,否则该数据包将不传递到该套接口。

  7、如果此原始套接口通过connect指定了一个对方IP地址,那么接收到的数据包的源IP地址应与该以连接地址相匹配,否则该数据包不传递给该套接口。

  8、如果一个原始套接口以protocol参数为0的方式创建,并且未调用connect或bind,那么对于内核传递给原始套接口的每一个原始数据报,该套接口都会收到一份拷贝。

  9、原始套接口接收不到任何的ARP或RARP协议类型的套接口,因为net_rx_action()会把ARP或RARP协议类型的数据包传递给ARP的接收函数类处理,不会传递给IP层的接收函数ip_rcv()。

  10、原始套接口并不是可以接收到任何的ICMP类型的数据包,因为有些ICMP类型的数据包在传递给原始套接口之前已经被系统所响应,并不再向上层传递。

  11、如果对方的数据包分片了,由于原始套接口的接收是在IP上层,所以会接收到重组以后的原始IP包。

  二、输出的问题

  1、普通输出通常通过sendto或sendmsg并指定目的IP地址来完成,如果套接口已经连接,也可以调用write、writev或send。

  2、如果IP_HDRINCL选项未设置,则内核写的数据起始地址是IP头部之后的第一个字节。因为这种情况下,内核将构造IP头部,并将它安在来自进程数据之前。内核将IPv4头部的协议字段设置成用户在调用socket函数时所给的第三个参数。

  3、如果IP_HDRINCL选项已设置,则内核写的数据其实地址是IP头部的第一个字节。用户所提供的数据必须包括IP头部。此时进程构造除了以下两项以外的整个IP头部:IPv4标示字段可以设为0,要求内核设置该值。而且仅当该字段为0时,内核才为其设置,IPv4头部校验和由内核来计算和存储。

  4、如果创建原始套接口时指定了协议类型,即第三个参数protocol,那也并不是说只能发该类型的数据包。如,即使将protocol指定为 IPPROTO_TCP,也可以发送用户自己组装的UDP报文,不过此时如果IP_HDRINCL选项未设置,那么内核将会在IP头的协议字段指明后面的报文为TCP报文(不过此时却为UDP报文)。

  等数据包发送到对方TCP层,一般说来会因为找不到合适的TCP套接口接收该数据包而被丢弃。不过该包可以在目标主机的原始套接口上接收到。

  5、正如前面所述,任何时候,IP头的校验和都是由内核来设置的。

  6、内核任何时候那会都不会对IP包以后的字段进行校验和验证。如,即使我们指定第三个参数protocol为IPPROTO_TCP,在数据发送时内核也不会对进行TCP校验和计算和验证。

  7、如果IP_HDRINCL选项已设置,按照常规,我们应该组建自己的IP头,但是即使我们没有组建IP头,用sendto或sendmsg 并指定目的IP地址来发送数据是照样可以完成的。但是这样的数据包在目标机上用原始套接口是接收不到的,因为在ip_rcv()中要对IP头进行验证,并且要分析校验和,所以该包会被丢弃,不过在链路层应该能够接收到该数据包。

  8、如果设置了IP_HDRINCL选项,并且数据包超长,那么数据会被丢弃,并会返回出错码EMSGSIZE。如果未设置IP_HDRINCL选项,并且数据包超长,那么数据包会被分片。

  正是因为数据包具上述的结构,安装了TCP/IP协议的电脑之间才能相互通信,在使用基于TCP/IP协议的网络时,网络中其实传递的就是数据包。

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