struct--iphdr -- IP头部

最新推荐文章于 2023-09-27 11:52:18 发布
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分类专栏： SOCK 文章标签： 路由器 网络 tcp
本文详细解析了IPv4报头的各个字段，包括版本、首部长度、服务类型、总长度、标识、分段偏移、生存时间、协议、首部校验和及源和目的IP地址等，并介绍了网络字节序的概念。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

sk_buff->iphdr

/usr/src/linux-2.6.19/include/linux/ip.h

struct iphdr {
#if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
    __u8    ihl:4,
            version:4;
#elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
    __u8    version:4,
            ihl:4;
#else
#error "Please fix <asm/byteorder.h>"
#endif
    __u8    tos;
    __be16 -tot_len;
    __be16  - id;
    __be16  - frag_off;
    __u8    ttl;
    __u8    protocol;
    __be16  - check;
    __be32  - saddr;
    __be32  - daddr;
};

     31                                     0
     |----|----|------|--|-------------------| ----------
     |ver |ihl | -tos | -|    tot_len        |
     |----|----|------|--|-------------------|
     |       id          |   frag_off       -|
     |---------|---------|-------------------|
     |   ttl   |protocol |    check          | 20 Bytes
     |---------|---------|-------------------|
     |                saddr                  |
     |---------------------------------------|
     |                daddr                  |
     |---------------------------------------| ----------
     |                                       |
     -|                options                |  40 Bytes
      |                                       |
     | --------- ------------------------------|

            
              IPv4 (Internel协议)头部 




iphdr->version
    版本(4位)，目前的协议版本号是4,因此IP有时也称作IPv4。

iphdr->ihl
    首部长度(4位):首部长度指的是IP层头部占32 bit字的数目(也就是IP层头部包含多少个4字节 -- 32位),包括任何选项。由于它是一个4比特字段,因此首部最长为60个字节。普通IP数据报(没有任何选择项)字段的值是5 <==> 5 * 32 / 8 = 5 * 4 = 20 Bytes

iphdr->tos
    服务类型字段(8位): 服务类型(TOS)字段包括一个3 bit的优先权子字段(现在已被忽略)，4 bit的TOS子字段和1 bit未用位但必须置0。4 bit的TOS子字段分别代表:最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最
小费用。4 bit中只能设置其中1 bit。如果所有4 bit均为0,那么就意味着是一般服务。

iphdr->tot_len
    总长度字段(16位)是指整个IP数据报的长度,以字节为单位。利用首部长度字段和总长度字段,就可以知道 IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16比特,所以IP数据报最长可达65535字节
     总长度字段是IP首部中必要的内容,因为一些数据链路(如以太网)需要填充一些数据以达到最小长度。尽管以太网的最小帧长为46字节,但是IP数据可能会更短。如果没有总长度字段,那么IP层就不知道46字节中有多少是IP数据报的内容。

iphdr->id
    标识字段(16位)唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1。

iphdr->frag_off (16位)
    frag_off域的低13位 -- 分段偏移(Fragment offset)域指明了该分段在当前数据报中的什么位置上。除了一个数据报的最后一个分段以外，其他所有的分段(分片)必须是8字节的倍数。这是8字节是基本分段单位。由于该域有13个位，所以，每个数据报最多有8192个分段。因此，最大的数据报长度为65,536字节，比iphdr->tot_len域还要大1。

    iphdr->frag_off的高3位
    (1) 比特0是保留的，必须为0；
     (2) 比特1是“更多分片”(MF -- More Fragment)标志。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。
    (3) 比特2是“不分片”(DF -- Don't Fragment)标志,如果将这一比特置1，IP将不对数据报进行分片,这时如果有需要进行分片的数据报到来，会丢弃此数据报并发送一个ICMP差错报文给起始端。

       
   |---|-------------|
   |DM0|   offset    |
   |---|-------------|
   15 1312          0 
        

iphdr->ttl
    TTL(time-to-live) -- 8位，生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设置(通常为32或64),一旦经过一个处理它的路由器,它的值就减去1。当该字段的值为0时,数据报就被丢弃,并发送ICMP报文通知源主机。
    TTL(Time to live)域是一个用于限制分组生存期的计数器。这里的计数时间单位为秒，因此最大的生存期为255秒。在每一跳上该计数器必须被递减，而且，当数据报在一台路由器上排队时间较长时，该计数器必须被多倍递减。在实践中，它只是跳计数器，当它递减到0的时候，分组被丢弃，路由器给源主机发送一个警告分组。此项特性可以避免数据报长时间地逗留在网络中，有时候当路由表被破坏之后，这种事情是有可能发生的。

iphdr->protocol
    协议字段(8位): 根据它可以识别是哪个协议向IP传送数据。
    当网络层组装完成一个完整的数据报之后，它需要知道该如何对它进行处理。协议(Protocol)域指明了该将它交给哪个传输进程。TCP是一种可能，但是UDP或者其他的协议也是可能的。

iphdr->check
    首部检验和字段(16位)是根据IP首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。 ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。
    为了计算一份数据报的IP检验和,首先把检验和字段置为0。然后,对首部中每个16 bit进行二进制反码求和(整个首部看成是由一串16 bit的字组成),结果存在检验和字段中。当收到一份IP数据报后,同样对首部中每个16 bit进行二进制反码的求和。由于接收方在计算过程中包含了发送方存在首部中的检验和,因此,如果首部在传输过程中没有发生任何差错,那么接收方计算的结果应该为全1。如果结果不是全1(即检验和错误),那么IP就丢弃收到的数据报。但是不生成差错报文,由上层去发现丢失的数据报并进行重传。

iphdr->saddr
    32位源IP地址
iphdr->daddr
    32位目的IP地址




 网络字节序
    4个字节的32 bit值以下面的次序传输:首先是0~7bit,其次8~15bit,然后16~23bit,最后是24~31 bit。这种传输次序称作big endian字节序。由于TCP/IP首部中所有的二进制整数在网络中传输时都要求以这种次序,因此它又称作网络字节序。
TCP/IP协议--IP层ip_local_deliver实现
Aaron的专栏
04-25 3582
上一节说到当判断该数据报文是发送给本机的话那么就会直接到ip_local_deliver()进行处理ip_local_deliver对于收到的IP报文需要传递给更上层的协议去处理，但是如果收到的是IP分片的那么就需要在往上层传递之前先进行重组，这些就是在ip_local_deliver()函数里面进行的。我们看下代码:/* * Deliver IP Packets to the higher p
ifreq
08-12 872
ifreq结构定义在/usr/include/net/if.h，用来配置ip地址，激活接口，配置MTU等接口信息的。 ********************************************************************************
Linux网络编程- ether_header & iphdr & tcphdr
青衫客36的博客
09-27 2146
是一个数据结构，用于表示以太网（Ethernet）帧的头部。这个结构体在头文件中定义。当你处理或分析以太网帧时，可以使用这个结构体来访问和解读 Ethernet 头部的各个字段。以下是: 目标 MAC 地址 (Destination MAC address)，一个 6 字节的数组。: 源 MAC 地址 (Source MAC address)，一个 6 字节的数组。: 帧类型或以太网协议。这个字段表示载荷的类型/协议。例如，如果值是 0x0800，那么载荷是一个 IPv4 数据包；
struct iphdr--IP头结构体
一只青木呀
07-20 2551
IP首部在Linux内核中的结构体 struct iphdr { #if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD) __u8 ihl:4, version:4; #elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD) __u8 version:4, ihl:4; #else #error "Please fix <asm/byteorder.h>" #endif __u8 tos; __be16 tot_len; __be16
struct iphdr详解
简单生活
11-02 3万+
/usr/src/linux-2.6.19/include/linux/ip.h struct iphdr { #if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)     __u8    ihl:4,             version:4; #elif defined (__BIG_ENDIAN_BITFIELD)     __u8    versio
struct iphdr
02-23
在网络编程中，处理IP包通常涉及到直接操作IP头部。对于Linux环境下的C程序开发而言，可以利用定义于 `<linux/ip.h>` 头文件中的 `struct iphdr` 来访问和修改IP报文的各个字段。 #### 结构体成员说明 以下是该...
iphdr->check
03-27
好的，我现在需要解决用户关于如何正确设置或验证IP头部校验和（iphdr->check）的问题。用户使用的是C语言进行网络编程，所以需要具体的代码示例和步骤说明。首先，我得回忆一下IP头部校验和的相关知识。 IP头部的...
iphdr = (struct iphdr *)(skb->data + header_len); header_len += iphdr->ihl * 4; 这里的header_len增加了多少
03-27
第一行代码是将skb->data加上header_len后的地址强制转换为struct iphdr指针，这样iphdr就指向了IP头部的位置。第二行代码是header_len加上iphdr->ihl乘以4，然后再赋值给header_len。用户想知道这里header_len具体...
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/ip.h> #include <netinet/udp.h> // TFTP操作码 #define TFTP_RRQ 1 #define TFTP_WRQ 2 #define TFTP_DATA 3 #define TFTP_ACK 4 #define TFTP_ERROR 5 // 网络字节序转换宏 #define htons_(x) htons(x) #define ntohs_(x) ntohs(x) // 计算校验和函数 unsigned short checksum(void *b, int len) { unsigned short *buf = b; unsigned int sum = 0; unsigned short result; for (sum = 0; len > 1; len -= 2) sum += *buf++; if (len == 1) sum += *(unsigned char *)buf; sum = (sum >> 16) + (sum & 0xFFFF); sum += (sum >> 16); result = ~sum; return result; } // 伪头部结构体 struct pseudo_udp_header { u_int32_t src_ip; u_int32_t dst_ip; u_int8_t zero; u_int8_t protocol; u_int16_t length; } __attribute__((packed)); int main(int argc, char *argv[]) { if (argc != 4) { fprintf(stderr, "Usage: %s <server_ip> <remote_file> <local_file>\n", argv[0]); exit(EXIT_FAILURE); } char *server_ip = argv[1]; char *remote_file = argv[2]; char *local_file = argv[3]; int sockfd; char packet[1024]; struct sockaddr_in server_addr; FILE *fp = fopen(local_file, "wb"); if (!fp) { perror("fopen() error"); exit(EXIT_FAILURE); } // 创建原始套接字 if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)) < 0) { perror("socket() error"); fclose(fp); exit(EXIT_FAILURE); } // 设置目标地址 memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip); // 客户端端口和块号初始化 unsigned short client_port = 49152; // 动态端口范围 unsigned short block_num = 1; // 构建RRQ请求包 char *rrq_ptr = packet + sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct udphdr); *(unsigned short *)rrq_ptr = htons_(TFTP_RRQ); // 操作码 rrq_ptr += 2; strcpy(rrq_ptr, remote_file); // 文件名 rrq_ptr += strlen(remote_file) + 1; strcpy(rrq_ptr, "octet"); // 传输模式 rrq_ptr += strlen("octet") + 1; // 计算RRQ包长度 size_t rrq_len = rrq_ptr - (packet + sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct udphdr)); // 构建IP头部 struct iphdr *ip_hdr = (struct iphdr *)packet; ip_hdr->ihl = 5; ip_hdr->version = 4; ip_hdr->tos = 0; ip_hdr->tot_len = sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct udphdr) + rrq_len; ip_hdr->id = htons_(12345); ip_hdr->frag_off = 0; ip_hdr->ttl = 64; ip_hdr->protocol = IPPROTO_UDP; ip_hdr->saddr = inet_addr("127.0.0.1"); // 源IP ip_hdr->daddr = server_addr.sin_addr.s_addr; ip_hdr->check = 0; ip_hdr->check = checksum(ip_hdr, sizeof(struct iphdr)); // 构建UDP头部 struct udphdr *udp_hdr = (struct udphdr *)(packet + sizeof(struct iphdr)); udp_hdr->source = htons_(client_port); udp_hdr->dest = htons_(69); // TFTP标准端口 udp_hdr->len = htons_(sizeof(struct udphdr) + rrq_len); udp_hdr->check = 0; // 计算UDP校验和 struct pseudo_udp_header phdr = { .src_ip = ip_hdr->saddr, .dst_ip = ip_hdr->daddr, .zero = 0, .protocol = IPPROTO_UDP, .length = udp_hdr->len }; char pseudo_buf[sizeof(phdr) + ntohs_(udp_hdr->len)]; memcpy(pseudo_buf, &phdr, sizeof(phdr)); memcpy(pseudo_buf + sizeof(phdr), udp_hdr, ntohs_(udp_hdr->len)); udp_hdr->check = checksum(pseudo_buf, sizeof(pseudo_buf)); // 发送RRQ请求 if (sendto(sockfd, packet, ip_hdr->tot_len, 0, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) { perror("sendto() RRQ error"); close(sockfd); fclose(fp); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Sent RRQ for file: %s\n", remote_file); // 接收数据包 while (1) { char recv_buf[1024]; struct sockaddr_in from_addr; socklen_t from_len = sizeof(from_addr); ssize_t recv_len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr *)&from_addr, &from_len); if (recv_len < 0) { perror("recvfrom() error"); break; } // 解析IP头部 struct iphdr *recv_ip = (struct iphdr *)recv_buf; if (recv_ip->protocol != IPPROTO_UDP) continue; // 解析UDP头部 struct udphdr *recv_udp = (struct udphdr *)(recv_buf + (recv_ip->ihl * 4)); // 解析TFTP包 char *tftp_data = (char *)(recv_udp + 1); unsigned short opcode = ntohs_(*(unsigned short *)tftp_data); if (opcode == TFTP_DATA) { unsigned short recv_block = ntohs_(*(unsigned short *)(tftp_data + 2)); char *file_data = tftp_data + 4; size_t data_len = recv_len - (tftp_data - recv_buf) - 4; if (recv_block == block_num) { // 写入文件 fwrite(file_data, 1, data_len, fp); printf("Received block %d, size: %zu\n", block_num, data_len); // 发送ACK char ack_packet[512]; struct iphdr *ack_ip = (struct iphdr *)ack_packet; struct udphdr *ack_udp = (struct udphdr *)(ack_packet + sizeof(struct iphdr)); char *ack_data = (char *)(ack_udp + 1); // 构建ACK包 *(unsigned short *)ack_data = htons_(TFTP_ACK); *(unsigned short *)(ack_data + 2) = htons_(block_num); // IP头部 ack_ip->ihl = 5; ack_ip->version = 4; ack_ip->tos = 0; ack_ip->tot_len = sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct udphdr) + 4; ack_ip->id = htons_(54321); ack_ip->frag_off = 0; ack_ip->ttl = 64; ack_ip->protocol = IPPROTO_UDP; ack_ip->saddr = ip_hdr->saddr; ack_ip->daddr = recv_ip->saddr; ack_ip->check = 0; ack_ip->check = checksum(ack_ip, sizeof(struct iphdr)); // UDP头部 ack_udp->source = udp_hdr->source; ack_udp->dest = recv_udp->source; ack_udp->len = htons_(sizeof(struct udphdr) + 4); ack_udp->check = 0; // 计算UDP校验和 struct pseudo_udp_header ack_phdr = { .src_ip = ack_ip->saddr, .dst_ip = ack_ip->daddr, .zero = 0, .protocol = IPPROTO_UDP, .length = ack_udp->len }; char ack_pseudo[sizeof(ack_phdr) + ntohs_(ack_udp->len)]; memcpy(ack_pseudo, &ack_phdr, sizeof(ack_phdr)); memcpy(ack_pseudo + sizeof(ack_phdr), ack_udp, ntohs_(ack_udp->len)); ack_udp->check = checksum(ack_pseudo, sizeof(ack_pseudo)); // 发送ACK if (sendto(sockfd, ack_packet, ack_ip->tot_len, 0, (struct sockaddr *)&from_addr, from_len) < 0) { perror("sendto() ACK error"); break; } block_num++; // 检查文件结束 if (data_len < 512) { printf("File transfer completed. Total blocks: %d\n", block_num - 1); break; } } } else if (opcode == TFTP_ERROR) { unsigned short error_code = ntohs_(*(unsigned short *)(tftp_data + 2)); char *error_msg = tftp_data + 4; fprintf(stderr, "TFTP Error %d: %s\n", error_code, error_msg); break; } } close(sockfd); fclose(fp); return 0; } 使用原始套接字到tftp服务器下载一个文件
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