Linux基础(11) 原始套接字

在计算机网络中，套接字(socket)是通信的基础，原始套接字(raw socket)就是在传输层协议中更底层的一种套接字。原始套接字可以用于发送和接收IP数据包，使用原始套接字可以让我们更加深入地了解网络通信过程中的细节。

创建原始套接字

在Linux系统中，我们可以使用socket()函数来创建原始套接字。需要指定地址族为AF_INET或AF_INET6，类型为SOCK_RAW，协议为IPPROTO_RAW。代码示例如下：

int raw_socket = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
if (raw_socket < 0) {
    perror("Failed to create raw socket");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

设置原始套接字选项

在创建原始套接字后，我们需要设置一些原始套接字的选项，以便在发送和接收数据时进行更精细的控制。以下是几个常用的选项设置：

设置IP数据包头部选项

使用setsockopt()函数来设置IP数据包头部选项，例如设置IP数据包的TTL值：

int ttl = 64;
if (setsockopt(raw_socket, IPPROTO_IP, IP_TTL, &ttl, sizeof(ttl)) == -1) {
    perror("Failed to set TTL option");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

设置套接字接受和发送缓冲区大小

使用setsockopt()函数来设置套接字接收和发送缓冲区大小，例如设置发送缓冲区大小为4KB：

int sndbuf = 4096;
if (setsockopt(raw_socket, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &sndbuf, sizeof(sndbuf)) == -1) {
    perror("Failed to set send buffer size");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

设置IP数据包头部数据

使用sendmsg()函数来设置IP数据包头部数据，例如设置IP数据包的源地址：

struct sockaddr_in dst_addr;
// ... fill in dst_addr ...

struct iovec iov[1];
char src_addr[INET_ADDRSTRLEN];
inet_ntop(AF_INET, &(dst_addr.sin_addr), src_addr, INET_ADDRSTRLEN);
iov[0].iov_base = src_addr;
iov[0].iov_len = INET_ADDRSTRLEN;

struct msghdr message;
message.msg_name = &dst_addr;
message.msg_namelen = sizeof(dst_addr);
message.msg_iov = iov;
message.msg_iovlen = 1;
sendmsg(raw_socket, &message, 0);

发送和接收数据包

在设置好原始套接字选项后，可以使用sendto()函数来发送IP数据包，使用recvfrom()函数来接收IP数据包。注意，发送和接收的IP数据包头部需要自己构造。

char packet[PACKET_SIZE];
struct sockaddr_in dst_addr;
// ... fill in dst_addr ...

if (sendto(raw_socket, packet, PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&dst_addr, sizeof(dst_addr)) == -1) {
    perror("Failed to send packet");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

char recv_buf[RECV_SIZE];
struct sockaddr_in src_addr;
socklen_t addrlen = sizeof(src_addr);
if (recvfrom(raw_socket, recv_buf, RECV_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&src_addr, &addrlen) == -1) {
    perror("Failed to receive packet");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

注意事项

使用原始套接字需要具有管理员权限，因为在发送和接收IP数据包时会涉及到底层的网络协议栈，有可能造成安全问题或系统崩溃等情况。同时，原始套接字是一种非常底层的套接字，需要谨慎使用。在实际的网络编程中，使用原始套接字的场景比较少见，一般使用更高级别的套接字进行通信即可。

总结

本文介绍了原始套接字的基本概念、创建方式、选项设置和发送接收过程等内容。原始套接字可以让我们更加深入了解网络通信过程中的细节，但也需要谨慎使用。