UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
17 Sendto(sockfd, sendbuf, len, 0, pr->sasend, pr->salen);
18 }
Формирование ICMP-сообщения7-13 ICMPv4 сообщение сформировано. В поле идентификатора установлен идентификатор нашего процесса, а порядковый номер установлен как глобальная переменная nset, которая затем увеличивается на 1 для следующего пакета. Текущее время сохраняется в части данных ICMP-сообщения.
Вычисление контрольной суммы ICMP14-16 Для вычисления контрольной суммы ICMP значение поля контрольной суммы устанавливается равным 0, затем вызывается функция in_cksum, а результат сохраняется в поле контрольной суммы. Контрольная сумма ICMPv4 вычисляется по ICMPv4-заголовку и всем следующим за ним данным.
Отправка дейтаграммы17 ICMP-сообщение отправлено на символьный сокет. Поскольку параметр сокета IP_HDRINCL не установлен, ядро составляет заголовок IPv4 и добавляет его в начало нашего буфера.
Контрольная сумма Интернета является суммой обратных кодов 16-разрядных значений. Если длина данных является нечетным числом, то для вычисления контрольной суммы к данным дописывается один нулевой байт. Перед вычислением контрольной суммы поле контрольной суммы должно быть установлено в 0. Такой алгоритм применяется для вычисления контрольных сумм IPv4, ICMPv4, IGMPv4, ICMPv6, UDP и TCP. В RFC 1071 [12] содержится дополнительная информация и несколько числовых примеров. В разделе 8.7 книги [128] более подробно рассказывается об этом алгоритме, а также приводится более эффективная его реализация. В нашем случае контрольную сумму вычисляет функция in_cksum, приведенная в листинге 28.11.
Листинг 28.11. Функция in_cksum: вычисление контрольной суммы Интернета
//libfree/in_cksum.c
1 uint16_t
2 in_cksum(uint16_t *addr, int len)
3 {
4 int nleft = len;
5 uint32_t sum = 0;
6 uint16_t *w = addr;
7 uint16_t answer = 0;
8 /*
9 * Наш алгоритм прост: к 32-разрядному аккумулятору sum мы добавляем
10 * 16-разрядные слова, а затем записываем все биты переноса из старших
11 * 16 разрядов в младшие 16 разрядов.
12 */
13 while (nleft > 1) {
14 sum += *w++;
15 nleft -= 2;
16 }
17 /* при необходимости добавляем четный байт */
18 if (nleft == 1) {
19 *(unsigned char*)(&answer) = *(unsigned char*)w;
20 sum += answer;
21 }
22 /* перемещение битов переноса из старших 16 разрядов в младшие */
23 sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff); /* добавление старших 16 к младшим */
24 sum += (sum >> 16); /* добавление переноса */
25 answer = ~sum; /* обрезаем по 16 разрядам */
26 return(answer);
27 }
Алгоритм вычисления контрольной суммы Интернета1-27 Первый цикл while вычисляет сумму всех 16-битовых значений. Если длина нечетная, то к сумме добавляется конечный байт. Алгоритм, приведенный в листинге 28.11, является простым алгоритмом, подходящим для программы ping, но неудовлетворительным для больших объемов вычислений контрольных сумм, производимых ядром.
ПРИМЕЧАНИЕЭта функция взята из общедоступной версии программы ping, написанной Майком Мюссом (Mike Muuss).
Последней функцией нашей программы ping является функция send_v6, приведенная в листинге 28.12, которая формирует и посылает эхо-запросы ICMPv6.
Функция send_v6 аналогична функции send_v4, но обратите внимание, что она не вычисляет контрольную сумму. Как отмечалось ранее, поскольку для вычисления контрольной суммы ICMPv6 используется адрес отправителя из IPv6-заголовка, данная контрольная сумма вычисляется для нас ядром, после того как ядро выяснит адрес отправителя.
Листинг 28.12. Функция send_v6: построение и отправка ICMPv6-сообщения эхо-запроса
//ping/send_v6.c
1 #include "ping.h"
2 void
3 send_v6()
4 {
5 #ifdef IPV6
6 int len;
7 struct icmp6_hdr *icmp6;
8 icmp6 = (struct icmp6_hdr*)sendbuf,
9 icmp6->icmp6_type = ICMP6_ECHO_REQUEST;
10 icmp6->icmp6_code = 0;
11 icmp6->icmp6_id = pid;
12 icmp6->icmp6_seq = nsent++;
13 memset((icmp6 + 1), 0xa5, datalen); /* заполнение по шаблону */
14 Gettimeofday((struct timeval*)(icmp6 + 1), NULL);
15 len = 8 + datalen; /* 8-байтовый заголовок ICMPv6 */
16 Sendto(sockfd, sendbuf, len, 0, pr->sasend, pr->salen);
17 /* ядро вычисляет и сохраняет контрольную сумму само */
18 #endif /* IPV6 */
19 }
28.6. Программа traceroute
В этом разделе мы приведем собственную версию программы traceroute. Как и в случае с программой ping, приведенной в предыдущем разделе, мы представляем нашу собственную, а не общедоступную версию. Это делается для того, чтобы во-первых, получить версию, поддерживающую как IPv4, так и IPv6, а во-вторых, не отвлекаться на множество параметров, не относящихся к обсуждению сетевого программирования.
Программа traceroute позволяет нам проследить путь IP-дейтаграмм от нашего узла до получателя. Ее действие довольно просто, а в главе 8 книги [111] оно детально описано со множеством примеров.
В версии IPv6 программа traceroute использует поле TTL (в версии IPv4) или поле предельного количества транзитных узлов (называемое также полем ограничения пересылок), а также два типа ICMP-сообщений. Эта программа начинает свою работу с отправки UDP-дейтаграммы получателю, причем полю TTL (ограничения пересылок) присваивается значение 1. Такая дейтаграмма вынуждает первый маршрутизатор отправить ICMP-сообщение об ошибке «Time exceeded in transit» (Превышено время передачи). Затем значение TTL увеличивается на 1 и посылается следующая UDP-дейтаграмма, которая достигает следующего маршрутизатора. Когда UDP-дейтаграмма достигает конечного получателя, необходимо заставить узел вернуть ICMP-ошибку Port unreachable (Порт недоступен). Для этого UDP-дейтаграмма посылается на случайный порт, который (как можно надеяться) не используется на данном узле.
Ранние версии программы traceroute могли устанавливать поле TTL в заголовке IPv4 только с помощью параметра сокета IP_HDRINCL путем построения своего собственного заголовка. Однако современные системы поддерживают параметр сокета IP_TTL, позволяющий определить значение TTL для исходящих дейтаграмм. (Данный параметр сокета впервые был представлен в выпуске 4.3BSD Reno.) Проще установить данный параметр сокета, чем полностью формировать IPv4-заголовок (хотя в разделе 29.7 показано, как строить собственные заголовки IPv4 и UDP). Параметр сокета IPv6 IPV6_UNICAST_HOPS позволяет контролировать поле предельного количества транзитных узлов (ограничения пересылок) в дейтаграммах IPv6.
В листинге 28.13 приведен заголовочный файл trace.h, подключаемый ко всем файлам нашей программы.
Листинг 28.13. Заголовочный файл trace.h
//traceroute/trace.h
1 #include "unp.h"
2 #include <netinet/in_systm.h>
3 #include <netinet/ip.h>
4 #include <netinet/ip_icmp.h>
5 #include <netinet/udp.h>
6 #define BUFSIZE 1500
7 struct rec { /* структура данных UDP */
8 u_short rec_seq; /* порядковый номер */
9 u_short rec_ttl; /* значение TTL, с которым пакет отправляется */
10 struct timeval rec_tv; /* время отправки пакета */
11 };
12 /* глобальные переменные */
13 char recvbuf[BUFSIZE];
14 char sendbuf[BUFSIZE];
15 int datalen; /* размер данных в байтах после заголовка ICMP */
16 char *host;
17 u_short sport, dport;
18 int nsent; /* добавляет 1 для каждого вызова sendto() */
19 pid_t pid; /* идентификатор нашего процесса PID */
20 int probe, nprobes;
21 int sendfd, recvfd; /* посылает на сокет UDP. читает на
символьном сокете ICMP */
22 int ttl, max_ttl;
23 int verbose;
24 /* прототипы функций */
25 char *icmpcode_v4(int);
26 char *icmpcode_v6(int);
27 int recv_v4(int. struct timeval*);
28 int recv_v6(int. struct timeval*);
29 void sig_alrm(int);
30 void traceloop(void);
31 void tv_sub(struct timeval*, struct timeval*);
32 struct proto {
33 char *(*icmpcode)(int);
34 int (*recv)(int. struct timeval*);
35 struct sockaddr *sasend; /* структура sockaddr{} для отправки.
получена из getaddrinfo */
36 struct sockaddr *sarecv; /* структура sockaddr{} для получения */
37 struct sockaddr *salast; /* последняя структура sockaddr{} для получения */
38 struct sockaddr *sabind; /* структура sockaddr{} для связывания
