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本文从IPV4协议栈原始套接字的分类入手，详细介绍了链路层和网络层原始套接字的特点及其内核实现细节。并结合原始套接字的实际应用，说明各类型原始套接字的适应范围，以及在实际使用时需要注意的问题。
一、原始套接字概述
链路层原始套接字可以直接用于接收和发送链路层的MAC帧，在发送时需要由调用者自行构造和封装MAC首部。而网络层原始套接字可以直接用于接收和发送IP层的报文数据，在发送时需要自行构造IP报文头（取决是否设置IP_HDRINCL选项）。
1.1链路层原始套接字
链路层原始套接字调用socket()函数创建。第一个参数指定协议族类型为，第二个参数type可以设置为SOCK_RAW或SOCK_DGRAM，第三个参数是协议类型（该参数只对报文接收有意义）。协议类型protocol不同取值的意义具体见表1所示：
socket(PF_PACKET,type,htons(protocol))
a)参数type设置为时，套接字接收和发送的数据都是从MAC首部开始的。在发送时需要由调用者从MAC首部开始构造和封装报文数据。type设置为SOCK_RAW的情况应用是比较多的，因为某些项目会使用到自定义的二层报文类型。
socket(PF_PACKET,SOCK_RAW,htons(protocol))
b)参数type设置为时，套接字接收到的数据报文会将MAC首部去掉。同时在发送时也不需要再手动构造MAC首部，只需要从IP首部（或ARP首部，取决于封装的报文类型）开始构造即可，而MAC首部的填充由内核实现的。若对于MAC首部不关心的场景，可以使用这种类型，这种用法用得比较少。
socket(PF_PACKET,SOCK_DGRAM,htons(protocol))
<p align="center">
<p align="center">表1protocol不同取值
<p align="center">
<table style="width: 623px;" border="2" cellspacing="0" cellpadding="2"> |
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">protocol
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">值
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="center">作用
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">ETH_P_ALL
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">0x0003
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="center">报收本机收到的所有二层报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">ETH_P_IP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">0x0800
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收本机收到的所有IP报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">ETH_P_ARP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">0x0806
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收本机收到的所有ARP报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">ETH_P_RARP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">0x8035
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收本机收到的所有RARP报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">自定义协议
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">比如0x0810
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收本机收到的所有类型为0x0810的二层报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">不指定
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">0
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">不能用于接收，只用于发送
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">……
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">……
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">……
</td>
</tr>
表1中protocol的取值中有两个值是比较特殊的。当protocol为ETH_P_ALL时，表示能够接收本机收到的所有二层报文（包括IP,ARP,自定义二层报文等），同时这种类型套接字还能够将外发的报文再收回来。当protocol为0时，表示该套接字不能用于接收报文，只能用于发送。2.2节中会详细介绍。
1.2网络层原始套接字
<p align="left">创建面向连接的TCP和创建面向无连接的UDP套接字，在接收和发送时只能操作数据部分，而不能对IP首部或TCP和UDP首部进行操作。如果想要操作IP首部或传输层协议首部，就需要调用如下socket()函数创建网络层原始套接字。第一个参数指定协议族的类型为PF_INET，第二个参数为SOCK_RAW，第三个参数protocol为协议类型（不同取值的意义见表2）。产品线有使用OSPF和RSVP等协议，需要使用这种类型的套接字。
socktet(PF_INET,protocol)
a)接收报文
网络层原始套接字接收到的报文数据是从IP首部开始的，即接收到的数据包含了IP首部,TCP/UDP/ICMP等首部,以及数据部分。
b)发送报文
网络层原始套接字发送的报文数据，在默认情况下是从IP首部之后开始的，即需要由调用者自行构造和封装TCP/UDP等协议首部。
<p align="center">
这种套接字也提供了发送时从IP首部开始构造数据的功能，通过setsockopt()给套接字设置上IP_HDRINCL选项，就需要在发送时自行构造IP首部。
<table style="width: 100%;" cellspacing="0" cellpadding="0">
<tr>
<td>
intval=1;
setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_HDRINCL,&val,sizeof(val));
<p align="center">表2protocol不同取
<div align="center">
<table style="width: 623px;" border="2" cellspacing="0" cellpadding="2" align="center">
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">protocol
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">值
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="center">作用
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">IPPROTO_TCP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">6
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="center">报收TCP类型的报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">IPPROTO_UDP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">17
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收UDP类型的报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">IPPROTO_ICMP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">1
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收ICMP类型的报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">IPPROTO_IGMP
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">2
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">报收IGMP类型的报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">IPPROTO_RAW
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">255
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">不能用于接收，只用于发送（需要构造IP首部）
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">OSPF
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">89
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">接收协议号为89的报文
</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">……
</td>
<td valign="top" width="132">
<p align="center">……
</td>
<td valign="top" width="355">
<p align="left">……
</td>
</tr>
表2中protocol取值为IPPROTO_RAW是比较特殊的，表示套接字不能用于接收，只能用于发送（且发送时需要从IP首部开始构造报文）。具体的实现细节在2.3节中会详细介绍。
二、原始套接字实现
本节主要首先介绍链路层和网络层原始套接字报文的收发总体流程，再分别对两类套接字的创建、接收、发送等具体实现细节进行介绍。
2.1原始套接字报文收发流程
<p align="center">
<p align="center">图1原始套接字收发流程
<p align="center">
（编辑：鄂州站长网）
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