PF_PACKET 设备层编程接口

定义:

#include "/usr/include/sys/socket. h"
#include "/usr/includ/sys/if_packet. h"
packet_socket = socket(PF_PACKET,  socket_type,  protocol);

 

描述:
packet socket用于从设备驱动层接收或发送原始数据包, 可用于用户在物理层以上构建自己的通信协议.

socket_type 可为：SOCK_RAW或SOCK_DGRAM.

其中SOCK_RAW可用于发送原始数据包, 此时可自定义数据链路层头部; SOCK_DGRAM可用于在数据链路层以上构建包. 结构sockaddr_ll中会用到链路层头部信息. 协议为IEEE 802. 3 协议号的网络序列. 所有到达的属于已定义物理层协议的包先通过packet socket到达已在内核实现的链路层协议处理层.

仅有特权进程或有CAP_NET_RAW属性的进程才能打开packet套接口.

如果用SOCK_RAW, 则数据包将直接通过设备驱动程序不加任何改变地发送出去. 这就要求用户程序必须了解物理层头部结构, 并适当地构建包, 此时地址解析将用到标准sockaddr_ll结构. SOCK_RAW很象用于2. 0版核心老的SOCK_PACKET, 但他们并不完全一致.

SOCK_DGRAM建立在更高层. 在接受包时, 物理头将在到达用户前被去掉; 而在发包时, 物理头部将在发送前被自动添加.

默认地所有的包都从packet socket层接收. 当仅接收从特定界面来的包时将使用bind来绑定由sockaddr_ll地址结构指定的接口.

为发送SOCK_RAW包, 用户必须提供空间并构建包括物理头部在内的完整的数据包. 此包将不加任何改变地加入网卡驱动程序发送队列, 而网卡将由目的地址确认. 对于SOCK_DGRAM包, 其头部将在包被加入发送队列前由系统根据地址结构(sockaddr_ll)信息自动填写.

地址结构:
sockaddr_ll为设备无关的物理层地址结构.

struct sockaddr_ll
{
    unsigned short sll_family; /* 总填 AF_PACKET */
    unsigned short sll_protocol;/* 网络序列的物理层协议号 */
    int sll_ifindex; /* 接口编号 */
    unsigned short sll_hatype; /* 头部类型 */
    unsigned char sll_pkttype; /* 包类型 */
    unsigned char sll_halen; /* 地址长度 */
    unsigned char sll_addr[8]; /* 物理地址 */
};

 

sll_protocol为在sys/if_ether. h中定义的标准以太协议好的网络序列.

sll_pkttype为包类型. 可用的有:
    PACKET_HOST类型用于本机地址的包;
    PACKET_BROADCAST类型用于物理广播;
    PACKET_MULTICAST类型用于物理组播;
    PACKET_OTHERHOST用于在网卡混杂模式下从别的主机通信上接收包;
    PACKET_OUTGOING类型用于从本机packet socket发出的包.
sll_halen和sll_addr为物理地址及其长度.

组播和混杂模式的支持:
Linux2. 2支持一种建立在packet socket上的新方法来配置组播和混杂模式. 它调用setsockopt来工作, 其工作建立在SOL_PACKET packet socket之上, 其选项为PACKET_ADD_MEMBERSHIP或PACKET_DROP_MEMBERSHIP. 底层结构为:

struct packet_mreq
{
    intmr_ifindex; /* 接口编号 */
    unsigned shortmr_type; /* mreq 类型 */
    unsigned shortmr_alen; /* 地址长度 */
    unsigned charmr_address[8]; /* 物理地址 */
};

 

mr_interfac包含接口索引, 它指出了谁将要被改变.

mr_type有:
    PACKET_MR_MULTICAST用于绑定套接口和由mr_address指定的物理组播地址;
    PACKET_MR_PROMISC 用于激活混杂模式以接受所有网络包;
    PACKET_DROP_MEMBERSHIP用于撤销绑订或重置.

输入输出控制:
输入输出控制可调用ioct:

ioctl(tcp_socket,  ioctl_type,  value_ptr);

 

SIOCGSTAMP 返回一个标准timeval结构, 则在须精确时间记录时很有用.

FIOCSETOWN 和 SIOCSPGRP 用于在进程异步通信结束时发送SIGIO信号, 其参数为pid_t类型.
FIOCGETOWN 和 SIOCGPGRP 用于得到当前接收到SIGIO信号的进程组, 当没有设置时返回0, 参数类型为pid_t.

 

出错处理:
无出错处理机制.

兼容性:
Linux 2. 0仅支持SOCK_RAW, 它使用老的结构:

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

 

spkt_family包含设备类型.

spkt_protocol为IEEE 802. 3标准协议.
spkt_device为设备名, 如"eth0";

出错类型:
ENETDOWN 接口未工作.
ENOTCONN 没有接口地址.
ENODEV 未知的设备或接口名.
EMSGSIZE 包太大.
ENOBUFS 没有足够的内存来存放接收的包.
EFAULT 错误的内存地址.
EINVAL 参数错.
ENXIO 接口地址包含不合法接口索引.
EPERM 无打开packet socket接口权用户.
EADDRNOTAVAIL 未知组播地址. oup address passed.
ENOENT 未接收到包.