UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс

65  }

66 }

Создание двух сокетов

9-10 Нам необходимо два сокета: символьный сокет, на котором мы читаем все вернувшиеся ICMP-сообщения, и UDP-сокет, на который мы посылаем пробные пакеты с увеличивающимся значением поля TTL. После создания символьного сокета мы заменяем наш эффективный идентификатор пользователя на фактический, поскольку более нам не понадобятся права привилегированного пользователя.

Установка фильтра ICMPv6

11-20 Если мы отслеживаем маршрут к адресату IPv6 и параметр командной строки -V указан не был, можно установить фильтр, который будет блокировать все ICMP-сообщения, за исключением тех, которые нас интересуют: «Time exceeded» и «Destination unreachable». Это сократит число пакетов, получаемых на данном сокете.

Связывание порта отправителя UDP-сокета

21-25 Осуществляется связывание порта отправителя с UDP-сокетом, который используется для отправки пакетов. При этом берется 16 младших битов из идентификатора нашего процесса, а старшему биту присваивается 1. Поскольку несколько копий программы traceroute могут работать одновременно, нам необходима возможность определить, относится ли поступившее ICMP-сообщение к одной из наших дейтаграмм или оно пришло в ответ на дейтаграмму, посланную другой копией программы. Мы используем порт отправителя в UDP-заголовке для определения отправляющего процесса, поскольку возвращаемое ICMP-сообщение всегда содержит UDP-заголовок дейтаграммы, вызвавшей ICMP-ошибку.

Установка обработчика сигнала SIGALRM

26 Мы устанавливаем нашу функцию sig_alrm в качестве обработчика сигнала SIGALRM, поскольку каждый раз, когда мы посылаем UDP-дейтаграмму, мы ждем 3 с, прежде чем послать следующий пробный пакет.

Основной цикл: установка TTL или предельного количества транзитных узлов и отправка трех пробных пакетов

27-38 Основным циклом функции является двойной вложенный цикл for. Внешний цикл стартует со значения TTL или предельного количества транзитных узлов, равного 1, и увеличивает это значение на 1, в то время как внутренний цикл посылает три пробных пакета (UDP-дейтаграммы) получателю. Каждый раз, когда изменяется значение TTL, мы вызываем setsockopt для установки нового значения, используя параметр сокета IP_TTL или IPV6_UNICAST_HOPS.

Каждый раз во внешнем цикле мы инициализируем нулем структуру адреса сокета, на которую указывает salast. Данная структура будет сравниваться со структурой адреса сокета, возвращенной функцией recvfrom, при считывании ICMP-сообщения, и если эти две структуры будут различны, на экран будет выведен IP-адрес из новой структуры. При использовании этого метода для каждого значения TTL выводится IP-адрес, соответствующий первому пробному пакету, а если для данного значения TTL IP-адрес изменится (то есть во время работы программы изменится маршрут), то будет выведен новый IP-адрес.

Установка порта получателя и отправка UDP-дейтаграммы

39-40 Каждый раз, когда посылается пробный пакет, порт получателя в структуре адреса сокета sasend меняется с помощью вызова функции sock_set_port. Причина, по которой порт меняется для каждого пробного пакета, заключается в том, что когда мы достигаем конечного получателя, все три пробных пакета посылаются на разные порты, чтобы увеличить шансы на обращение к неиспользуемому порту. Функция sendto посылает UDP-дейтаграмму.

Чтение ICMP-сообщения

41-42 Одна из функций recv_v4 или recv_v6 вызывает функцию recvfrom для чтения и обработки вернувшихся ICMP-сообщений. Обе эти функции возвращают значение -3 в случае истечения времени ожидания (сообщая, что следует послать следующий пробный пакет, если для данного значения TTL еще не посланы все три пакета), значение -2, если приходит ICMP-ошибка о превышении времени передачи, и значение -1, если получена ICMP-ошибка «Port unreachable» (Порт недоступен), то есть достигнут конечный получатель. Если же приходит какая-либо другая ICMP-ошибка недоступности получателя («Destination unreachable»), эти функции возвращают неотрицательный ICMP-код.

Вывод ответа

43-63 Как отмечалось выше, в случае первого ответа для данного значения TTL, а также если для данного TTL меняется IP-адрес узла, посылающего ICMP-сообщение, выводится имя узла и IP-адрес (или только IP-адрес, если вызов функции getnameinfo не возвращает имени узла). Время RTT вычисляется как разность между временем отправки пробного пакета и временем возвращения и вывода ICMP-сообщения.

Функция recv_v4 приведена в листинге 28.16.

Листинг 28.16. Функция recv_v4: чтение и обработка сообщений ICMPv4

//traceroute/recv_v4

 1 #include "trace.h"

 2 extern int gotalarm;

 3 /* Возвращает:

 4  * -3 при тайм-ауте

 5  * -2 при сообщении ICMP time exceeded in transit (продолжаем поиск)

 6  * -1 при сообщении ICMP port unreachable (цель достигнута)

 7  * неотрицательные значения соответствуют всем прочим ошибкам ICMP

 8  */

 9 int

10 recv_v4(int seq, struct timeval *tv)

11 {

12  int hlen1, hlen2, icmplen, ret;

13  socklen_t len;

14  ssize_t n;

15  struct ip *ip, *hip;

16  struct icmp *icmp;

17  struct udphdr *udp;

18  gotalarm = 0;

19  alarm(3);

20  for (;;) {

21   if (gotalarm)

22    return(-3); /* истек таймер */

23   len = pr->salen;

24   n = recvfrom(recvfd, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0, pr->sarecv, &len);

25   if (n < 0) {

26    if (errno == EINTR)

27     continue;

28    else

29     err_sys("recvfrom error");

30   }

31   ip = (struct ip*)recvbuf; /* начало IP-заголовка */

32   hlenl = ip->ip_hl << 2; /* длина IP-заголовка */

33   icmp = (struct icmp*)(recvbuf + hlen1); /* начало ICMP-заголовка */

34   if ((icmplen = n - hlen1) < 8)

35    continue; /* недостаточно данных для проверки ICMP-заголовка */

36   if (icmp->icmp_type == ICMP_TIMXCEED &&

37    icmp->icmp_code == ICMP_TIMXCEED_INTRANS) {

38    if (icmplen < 8 + sizeof(struct ip))

39     continue; /* недостаточно данных для проверки внутреннего IP */

40    hip = (struct ip*)(recvbuf + hlen1 + 8);

41    hlen2 = hip->ip_hl << 2;

42    if (icmplen < 8 + hlen2 + 4)

43     continue; /* недостаточно данных для проверки UDP-порта */

44    udp = (struct udphdr*)(recvbuf + hlen1 + 8 + hlen2);

45    if (hip->ip_p == IPPROTO_UDP &&

46     udp->uh_sport == htons(sport) &&

47     udp->uh_dport == htons(dport + seq)) {

48     ret = -2; /* ответил промежуточный маршрутизатор */

49     break;

50    }

51   } else if (icmp->icmp_type == ICMP_UNREACH) {

52    if (icmplen < 8 + sizeof(struct ip))

53     continue; /* недостаточно данных для проверки внутреннего IP */

54    hip = (struct ip*)(recvbuf + hlen1 + 8);

55    hlen2 = hip->ip_hl << 2;

56    if (icmplen < 8 + hlen2 + 4)

57     continue; /* недостаточно данных для проверки UDP-портов */

58    udp = (struct udphdr*)(recvbuf + hlen1 + 8 + hlen2);

59    if (hip->ip_p == IPPROTO_UDP &&

60     udp->uh_sport == htons(sport) &&

61     udp->uh_dport == htons(dport + seq)) {

62     if (icmp->icmp_code == ICMP_UNREACH_PORT)

63      ret = -1; /* цель достигнута */

64     else

65      ret = icmp->icmp_code; /* 0, 1, 2, ... */

66     break;

67    }

68   }

69   if (verbose) {

70    printf(" (from %s: type = %d, code - %d)n",

71     Sock_ntop_host(pr->sarecv, pr->salen),

72     icmp->icmp_type, icmp->icmp_code);

73   }

74   /* другая ICMP-ошибка, нужно снова вызвать recvfrom() */

75  }

76  alarm(0); /* отключаем таймер */

77  Gettimeofday(tv, NULL); /* время получения пакета */

78  return(ret);

79 }

Установка таймера и прочтение каждого ICMP-сообщения

17-27 Таймер устанавливается на 3 с, и функция входит в цикл, вызывающий recvfrom, считывая каждое ICMPv4-сообщение, возвращаемое на символьный сокет.

ПРИМЕЧАНИЕ

Эта функция не создает ситуации гонок, описанной в разделе 20.5, благодаря использованию глобального флага.

Извлечение указателя на ICMP-заголовок

31-35 Указатель iр указывает на начало IPv4-заголовка (напомним, что операция чтения на символьном сокете всегда возвращает IP-заголовок), а указатель icmp указывает на начало ICMP-заголовка. На рис. 28.5 показаны различные заголовки, указатели и длины, используемые в данном коде.

Рис. 28.5. Заголовки, указатели и длины при обработке ошибки