UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс

Следующая функция — это udp_read, показанная в листинге 29.11. Она вызывается из кода, представленного в листинге 29.6.

Листинг 29.11. Функция udp_read: чтение очередного пакета из устройства захвата пакетов

//udpcksum/udpread.c

 7 struct udpiphdr*

 8 udp_read(void)

 9 {

10  int len;

11  char *ptr;

12  struct ether_header *eptr;

13  for (;;) {

14   ptr = next_pcap(&len);

15   switch (datalink) {

16   case DLT_NULL: /* заголовок обратной петли = 4 байта */

17    return (udp_check(ptr + 4, len — 4));

18   case DLT_EN10MB:

19    eptr = (struct ether_header*)ptr;

20    if (ntohs(eptr->ether_type) != ETHERTYPE_IP)

21     err_quit("Ethernet type not IP", ntohs(eptr->ether_type));

22    return (udp_check(ptr + 14, len — 14));

23   case DLT_SLIP: /* заголовок SLIP = 24 байта */

24    return (udp_check(ptr + 24, len — 24));

25   case DLT_PPP: /* заголовок PPP = 24 байта */

26    return (udp_check(ptr + 24, len — 24));

27   default:

28    err_quit("unsupported datalink (%d)", datalink);

29   }

30  }

31 }

14-29 Наша функция next_pcap (см. листинг 29.12) возвращает следующий пакет из устройства захвата пакетов. Поскольку заголовки канального уровня различаются в зависимости от фактического типа устройства, мы применяем ветвление в зависимости от значения, возвращаемого функцией pcap_datalink.

Сдвиги на 4, 14 и 24 байта объясняются на рис. 31.9 [128]. Сдвиг, равный 24 байтам, показанный для заголовков SLIP и PPP, применяется в BSD/OS 2.1.

Несмотря на то, что в названии DLT_EN10MB фигурирует обозначение «10МВ», этот тип канального уровня используется для сетей Ethernet, в которых скорость передачи данных равна 100 Мбит/с.

Наша функция udp_check (см. листинг 29.13) исследует пакет и проверяет поля в заголовках IP и UDP.

В листинге 29.12 показана функция next_pcap, возвращающая следующий пакет из устройства захвата пакетов.

Листинг 29.12. Функция next_pcap: возвращает следующий пакет

//udpcksum/pcap.c

38 char*

39 next_pcap(int *len)

40 {

41  char *ptr;

42  struct pcap_pkthdr hdr;

43  /* продолжаем следить, пока пакет не будет готов */

44  while ((ptr = (char*)pcap_next(pd, &hdr)) == NULL);

45  *len = hdr.caplen; /* длина захваченного пакета */

46  return (ptr);

47 }

43-44 Мы вызываем библиотечную функцию pcap_next, возвращающую следующий пакет. Указатель на пакет является возвращаемым значением данной функции, а второй аргумент указывает на структуру pcap_pkthdr, которая тоже возвращается заполненной:

struct pcap_pkthdr {

 struct timeval ts;     /* временная метка */

 bpf_u_int32    caplen; /* длина захваченного фрагмента */

 bpf_u_int32    len;    /* полная длина пакета, находящегося в канале */

};

Временная отметка относится к тому моменту, когда пакет был считан устройством захвата пакетов, в противоположность моменту фактической передачи пакета процессу, которая может произойти чуть позже. Переменная caplen содержит длину захваченных данных (вспомним, что в листинге 29.2 нашей переменной shaplen было присвоено значение 200 и она являлась вторым аргументом функции pcap_open_live в листинге 29.5). Назначение устройства захвата пакетов состоит в захвате заголовков, а не всего содержимого каждого пакета. Переменная len — это полная длина пакета, находящегося в канале. Значение caplen будет всегда меньше или равно значению len.

45-46 Перехваченная часть пакета возвращается через указатель (аргумент функции), и возвращаемым значением функции является указатель на пакет. Следует помнить, что указатель на пакет указывает фактически на заголовок канального уровня, который представляет собой 14-байтовый заголовок Ethernet в случае кадра Ethernet или 4-байтовый псевдоканальный (pseudo-link) заголовок в случае закольцовки на себя.

Если мы посмотрим на библиотечную реализацию функции pcap_next, мы увидим, что между различными функциями существует некоторое «разделение труда», схематически изображенное на рис. 29.5. Наше приложение вызывает функции pcap_, среди которых есть как зависящие, так и не зависящие от устройства захвата пакетов. Например, мы показываем, что реализация BPF вызывает функцию read, в то время как реализация DLPI вызывает функцию getmsg, а реализация Linux вызывает recvfrom.

Рис. 29.5. Организация вызовов функций для чтения из библиотеки захвата пакетов

Наша функция udp_check проверяет различные поля в заголовках IP и UDP. Она показана в листинге 29.13. Эту проверку необходимо выполнить, так как при получении пакета от устройства захвата пакетов уровень IP не замечает этого пакета. Для символьного сокета это не так.

44-61 Длина пакета должна включать хотя бы заголовки IP и UDP. Версия IP проверяется вместе с длиной и контрольной суммой заголовка IP. Если поле протокола указывает на дейтаграмму UDP, функция возвращает указатель на объединенный заголовок IP/UDP. В противном случае программа завершается, так как фильтр захвата пакетов, заданный при вызове функции pcap_setfilter в листинге 29.5, не должен возвращать пакеты никакого другого типа.

Листинг 29.13. Функция udp_check: проверка полей в заголовках IP и UDP

//udpcksum/udpread.c

38 struct udpiphdr*

39 udp_check(char *ptr, int len)

40 {

41  int hlen;

42  struct ip *ip;

43  struct udpiphdr *ui;

44  if (len < sizeof(struct ip) + sizeof(struct udphdr))

45   err_quit("len = %d", len);

46  /* минимальная проверка заголовка IP */

47  ip = (struct ip*)ptr;

48  if (ip->ip_v != IPVERSION)

49   err_quit("ip_v = %d", ip->ip_v);

50  hlen = ip->ip_hl << 2;

51  if (hlen < sizeof(struct ip))

52   err_quit("ip_hl = %d", ip->ip_hl);

53  if (len < hlen + sizeof(struct udphdr))

54   err_quit("len = %d, hlen = %d", len, hlen);

55  if ((ip->ip_sum = in_cksum((u_short )ip, hlen)) != 0)

56   err_quit("ip checksum error");

57  if (ip->ip_p == IPPROTO_UDP) {

58   ui = (struct udpiphdr*)ip;

59   return (ui);

60  } else

61  err_quit("not a UDP packet");

62 }

Функция cleanup, показанная в листинге 29.14, вызывается из функции main непосредственно перед тем, как программа завершается, а также вызывается в качестве обработчика сигнала в случае, если пользователь прерывает выполнение программы (см. листинг 29.4).

Листинг 29.14. Функция cleanup

//udpcksum/cleanup.c

 2 void

 3 cleanup(int signo)

 4 {

 5  struct pcap_stat stat;

 6  fflush(stdout);

 7  putc('n', stdout);

 8  if (verbose) {

 9   if (pcap_stats(pd, &stat) < 0)

10    err_quit("pcap_stats: %sn", pcap_geterr(pd));

11   printf("%d packets received by filtern", stat.ps_recv);

12   printf("%d packets dropped by kerneln", stat.ps_drop);

13  }

14  exit(0);

15 }

8-13 Функция pcap_stats получает статистику захвата пакетов: общее количество полученных фильтром пакетов и количество пакетов, переданных ядру.

Пример

Сначала мы запустим нашу программу с аргументом командной строки -0 и убедимся, что сервер имен отвечает на приходящие дейтаграммы, не содержащие контрольной суммы. Мы также задаем флаг -v.

macosx # udpcksum -i en1 -0 -v bridget.rudoff.com domain

device = en1

local net = 172.24.37.64. netmask = 255.255.255.224

cmd = udp and src host 206.168.112.96 and src port 53

datalink = 1

sent: 36 bytes of data

UDP checksums on

received UDP checksum = 9d15

3 packets received by filter

0 packets dropped by kernel

Затем мы запускаем нашу программу, обращаясь к локальному серверу имен, в котором отключен подсчет контрольных сумм. Чем дальше, тем сложнее становится найти сервер имен с отключенным подсчетом контрольных сумм.

macosx # udpcksum -i en1 -v freebsd4.unpbook.com domain

device = en1

localnet = 172.24.37.64, netmask = 255.255.255.224

cmd = udp and src host 172.24.37.94 and src port 53

datalink = 1

sent: 36 bytes of data

UDP checksums off

received UDP checksum = 0

3 packets received by filter

0 packets dropped by kernel

Функции libnet

В этом разделе приводятся альтернативные версии функций open_output и send_dns_query, в которых вместо символьных сокетов используются функции библиотеки libnet. Библиотека libnet берет на себя заботу о множестве деталей, в частности, устраняет проблемы с переносимостью, связанные с вычислением контрольных сумм и порядком байтов в заголовке, о которых мы говорили выше. Функция open output представлена в листинге 29.15.