分析數(shù)據(jù)在協(xié)議棧底層的流程
分析數(shù)據(jù)在協(xié)議棧底層的流程:當(dāng)網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生硬件中斷，由中斷處理程序（一般為網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序所注冊）從網(wǎng)卡內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，并封裝稱sk_buff{}結(jié)構(gòu)，然后把這些數(shù)據(jù)傳遞給函數(shù)netif_rx（）進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
函數(shù)netif_rx（）根據(jù)當(dāng)前接收隊(duì)列的擁擠情況，選擇丟棄還是接收，如果是接收，則將接收到的sk_buff{}掛到接收隊(duì)列softnet_data[CPU]->input_pkt_queue上，并調(diào)用函數(shù)__cpu_raise_softirq（）激活軟中斷NET_RX_SOFTIRQ，相應(yīng)的處理函數(shù)是net_rx_action（）。
在函數(shù)net_rx_action（）中根據(jù)數(shù)據(jù)包的協(xié)議類型，調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)。對于IP包，處理函數(shù)是ip_rcv（）。
函數(shù)ip_rcv（）對IP包進(jìn)行了一系列必要的檢查（包括檢查校驗(yàn)和），最終調(diào)用函數(shù)ip_rcv_finish（）對數(shù)據(jù)包進(jìn)行向上傳輸。
函數(shù)ip_rcv_finish（）首先調(diào)用函數(shù)ip_route_input（）獲取路由，檢測該包是發(fā)給本機(jī)的還是要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的，如果要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，則調(diào)用調(diào)用函數(shù)ip_forward（）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，否則調(diào)用函數(shù)ip_local_deliver（）進(jìn)一步向上傳遞數(shù)據(jù)包。
函數(shù)ip_local_deliver（）首先進(jìn)行了防火墻的過濾工作，最終調(diào)用函數(shù)ip_local_deliver_finish（）向上傳遞數(shù)據(jù)。
在函數(shù)ip_local_deliver_finish（）中，會(huì)檢查是否有匹配協(xié)議（如根據(jù)IP頭判斷我們的數(shù)據(jù)包是TCP包，則要判斷是否有接收TCP包的原始套接口。當(dāng)然，如果有接收所有IP包的原始套接口存在也是可以的）的原始套接口。如果有，則調(diào)用函數(shù)raw_v4_input（）進(jìn)行處理。
在函數(shù)raw_v4_input（）中，要進(jìn)一步進(jìn)行匹配，這次匹配的依據(jù)有四個(gè)，依次是：協(xié)議、源地址、目的地址和接收接口。分別對每一個(gè)匹配成功的原始套接口調(diào)用函數(shù)raw_rcv（）傳遞一個(gè)克隆的以sk_buff{}為結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包。
接下來的幾個(gè)函數(shù)都很簡單，調(diào)用順序依次是raw_rcv（）、raw_rcv_skb（）和sock_queue_rcv_skb（）。這幾個(gè)函數(shù)基本上都是簡單的依次調(diào)用關(guān)系。最后調(diào)用函數(shù)sock_queue_rcv_skb（），該函數(shù)經(jīng)過skb_queue_tail（）函數(shù)將數(shù)據(jù)包sk_buff{}放入了接收隊(duì)列sk->receive_queue的末尾。
原始套接口的協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)――原始套接口的綁定
這里我們簡略分析，對原始套接口綁定調(diào)用的是函數(shù)sk->prot->bind，在原始套接口的創(chuàng)建中我們給出了套接口的sk->prot即structproto結(jié)構(gòu)變量raw_prot，從中可以看出和sk->prot->bind指針實(shí)質(zhì)指向函數(shù)raw_bind（）。
在這個(gè)函數(shù)中首先判斷套接口狀態(tài)，如果是TCP_CLOSE的話，就退出。然后有對參數(shù)進(jìn)行了一些常規(guī)檢查。同時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)要綁定的地址是廣播或多播的話，也會(huì)退出。如果通過了這些檢查，就進(jìn)行一些賦值操作，將用戶要綁定的地址賦值到sk->rcv_saddr和sk->saddr中，即：
sk->rcv_saddr=sk->saddr=addr->sin_addr.s_addr
然后會(huì)正常退出。
注意，這里沒有對端口做任何操作，即使用戶指定了要綁定的端口，內(nèi)核也不予理睬。
原始套接口的協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)――原始套接口的連接
從原始套接口的創(chuàng)建一節(jié)中給出的structproto結(jié)構(gòu)可以看出，原始套接口的連接其實(shí)調(diào)用的是函數(shù)udp_connect（），好興奮，終于見到了不那么"原始"的東西了。
在這個(gè)函數(shù)中，首先對用戶的參數(shù)進(jìn)行了一些檢查。當(dāng)然，它也檢查了用戶指定的網(wǎng)域是否是"AF_INET"，如果不是，會(huì)返回一個(gè)EAFNOSUPPORT錯(cuò)誤。
然后，該函數(shù)調(diào)用了函數(shù)ip_route_connect（）來獲取一個(gè)到目的地址的路由，如果失敗，也會(huì)返回錯(cuò)誤。
接下來的工作看起來就有點(diǎn)令人難以理解。
它檢查了套接口是否指定了源地址，如果沒有指定，則將尋找到的路由的源地址賦值給這個(gè)套接口的源地址，即：
if(!sk->saddr)
sk->saddr=rt->rt_src;/*Updatesourceaddress*/
if(!sk->rcv_saddr)
sk->rcv_saddr=rt->rt_src;
其中sk代表我們套接口的sock{}結(jié)構(gòu)，rt代表我們找到的路由，是一個(gè)structrtable{}結(jié)構(gòu)。
最后，就是將目的地址和目的端口賦值到我們的套接口的指定字段中，同時(shí)更新套接口狀態(tài)，即：
sk->daddr=rt->rt_dst;
sk->dport=usin->sin_port;
sk->state=TCP_ESTABLISHED;
原始套接口的協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)――原始套接口的關(guān)閉
根據(jù)上面的經(jīng)驗(yàn)，原始套接口的關(guān)閉應(yīng)該調(diào)用函數(shù)raw_close（），這個(gè)函數(shù)只是簡單的調(diào)用了函數(shù)ip_ra_control（），在函數(shù)ip_ra_control（）中，將該套接口從鏈表ip_ra_chain中刪除，然后釋放到該套接口占用的所有空間。
原始套接口的應(yīng)用
根據(jù)前面的分析，針對原始套接口的應(yīng)用，我們可以得出以下結(jié)論。
綁定的問題
可以對原始套接口調(diào)用bind函數(shù)，但并不常用。該函數(shù)僅用來設(shè)置本地地址。對于一個(gè)原始套接口而言，端口號(hào)是沒有意義的。當(dāng)進(jìn)行輸出的時(shí)候，bind設(shè)置在原始套接口上所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)中將要用到的源IP地址（僅當(dāng)IP_HDRINCL套接口選項(xiàng)未設(shè)置時(shí)）；若不調(diào)用bind，則由內(nèi)核將源IP地址設(shè)成外出接口的主IP地址。
連接的問題
在原始套接口上可調(diào)用connect函數(shù)，但也不常用。connect函數(shù)僅設(shè)置目的地址。再重申一遍：端口號(hào)對原始套接口而言沒有意義。對于輸出而言，調(diào)用connect之后，由于目的地址已經(jīng)指定，我們可以調(diào)用write或send，而不是sendto了。
輸出的問題
1）普通輸出通常通過sendto或sendmsg并指定目的IP地址來完成，如果套接口已經(jīng)連接，也可以調(diào)用write、writev或send。
2）如果IP_HDRINCL選項(xiàng)未設(shè)置，則內(nèi)核寫的數(shù)據(jù)起始地址是IP頭部之后的第一個(gè)字節(jié)。因?yàn)檫@種情況下，內(nèi)核將構(gòu)造IP頭部，并將它安在來自進(jìn)程數(shù)據(jù)之前。內(nèi)核將IPv4頭部的協(xié)議字段設(shè)置成用戶在調(diào)用socket函數(shù)時(shí)所給的第三個(gè)參數(shù)。
3）如果IP_HDRINCL選項(xiàng)已設(shè)置，則內(nèi)核寫的數(shù)據(jù)其實(shí)地址是IP頭部的第一個(gè)字節(jié)。用戶所提供的數(shù)據(jù)必須包括IP頭部。此時(shí)進(jìn)程構(gòu)造除了以下兩項(xiàng)以外的整個(gè)IP頭部：
(1)IPv4標(biāo)示字段可以設(shè)為0，要求內(nèi)核設(shè)置該值。而且僅當(dāng)該字段為0時(shí)，內(nèi)核才為其設(shè)置。
(2)IPv4頭部校驗(yàn)和由內(nèi)核來計(jì)算和存儲(chǔ)。
4）如果創(chuàng)建原始套接口時(shí)指定了協(xié)議類型，即第三個(gè)參數(shù)protocol，那也并不是說只能發(fā)該類型的數(shù)據(jù)包。如，即使將protocol指定為IPPROTO_TCP，也可以發(fā)送用戶自己組裝的UDP報(bào)文，不過此時(shí)如果IP_HDRINCL選項(xiàng)未設(shè)置，那么內(nèi)核將會(huì)在IP頭的協(xié)議字段指明后面的報(bào)文為TCP報(bào)文（不過此時(shí)卻為UDP報(bào)文）。等數(shù)據(jù)包發(fā)送到對方TCP層，一般說來會(huì)因?yàn)檎也坏胶线m的TCP套接口接收該數(shù)據(jù)包而被丟棄。不過該包可以在目標(biāo)主機(jī)的原始套接口上接收到。
5）正如前面所述，任何時(shí)候，IP頭的校驗(yàn)和都是由內(nèi)核來設(shè)置的。
6）內(nèi)核任何時(shí)候那會(huì)都不會(huì)對IP包以后的字段進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證。如，即使我們指定第三個(gè)參數(shù)protocol為IPPROTO_TCP，在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)內(nèi)核也不會(huì)對進(jìn)行TCP校驗(yàn)和計(jì)算和驗(yàn)證。
7）如果IP_HDRINCL選項(xiàng)已設(shè)置，按照常規(guī)，我們應(yīng)該組建自己的IP頭，但是即使我們沒有組建IP頭，用sendto或sendmsg并指定目的IP地址來發(fā)送數(shù)據(jù)是照樣可以完成的。但是這樣的數(shù)據(jù)包在目標(biāo)機(jī)上用原始套接口是接收不到的，因?yàn)樵趇p_rcv（）中要對IP頭進(jìn)行驗(yàn)證，并且要分析校驗(yàn)和，所以該包會(huì)被丟棄，不過在鏈路層應(yīng)該能夠接收到該數(shù)據(jù)包。
8）如果設(shè)置了IP_HDRINCL選項(xiàng)，并且數(shù)據(jù)包超長，那么數(shù)據(jù)會(huì)被丟棄，并會(huì)返回出錯(cuò)碼EMSGSIZE。如果未設(shè)置IP_HDRINCL選項(xiàng)，并且數(shù)據(jù)包超長，那么數(shù)據(jù)包會(huì)被分片。
輸入的問題
1）原始套接口可以接收到任何TCP或UDP報(bào)文。
2）要想接收到原始套接口，首先要接收的數(shù)據(jù)包必須有一個(gè)完整的、正確的IP頭，否則不能通過ip_rcv（）中的包頭檢查和檢驗(yàn)和驗(yàn)證。
3）在原始套接口接收的數(shù)據(jù)包過程中，內(nèi)核會(huì)對接收的IP包進(jìn)行校驗(yàn)和驗(yàn)證，但不會(huì)對IP包以后的任何字段進(jìn)行檢測和驗(yàn)證。如，我們創(chuàng)建原始套接口時(shí)，所指定的protocol參數(shù)為IPPROTO_TCP，內(nèi)核也不會(huì)進(jìn)行TCP校驗(yàn)和驗(yàn)證，而是直接把IP頭中協(xié)議字段為TCP的所有數(shù)據(jù)包都復(fù)制一份，提交給該原始套接口。
4）用原始套接口接收到的TCP包都是進(jìn)行了IP重組以后，TCP排序以前的報(bào)文。
5）如果在創(chuàng)建原始套接口時(shí)，所指定的protocol參數(shù)不為零，（socket的第三個(gè)參數(shù)），則接收到的數(shù)據(jù)報(bào)的協(xié)議字段應(yīng)該與之匹配。否則該數(shù)據(jù)報(bào)不傳遞給該套接口。
6）如果此原始套接口上綁定了一個(gè)本地IP地址，那么接收到的數(shù)據(jù)報(bào)的目的IP地址應(yīng)該與該綁定的IP地址相匹配，否則該數(shù)據(jù)包將不傳遞到該套接口。
7）如果此原始套接口通過connect指定了一個(gè)對方IP地址，那么接收到的數(shù)據(jù)包的源IP地址應(yīng)與該以連接地址相匹配，否則該數(shù)據(jù)包不傳遞給該套接口。
8）如果一個(gè)原始套接口以protocol參數(shù)為0的方式創(chuàng)建，并且未調(diào)用connect或bind，那么對于內(nèi)核傳遞給原始套接口的每一個(gè)原始數(shù)據(jù)報(bào)，該套接口都會(huì)收到一份拷貝。
9）原始套接口接收不到任何的ARP或RARP協(xié)議類型的套接口，因?yàn)閚et_rx_action()
會(huì)把ARP或RARP協(xié)議類型的數(shù)據(jù)包傳遞給ARP的接收函數(shù)類處理，不會(huì)傳遞給IP層的接收函數(shù)ip_rcv（）。
10）原始套接口并不是可以接收到任何的ICMP類型的數(shù)據(jù)包，因?yàn)橛行㊣CMP類型的數(shù)據(jù)包在傳遞給原始套接口之前已經(jīng)被系統(tǒng)所響應(yīng)，并不再向上層傳遞。
11）如果對方的數(shù)據(jù)包分片了，由于原始套接口的接收是在IP上層，所以會(huì)接收到重組以后的原始IP包。
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