qidao123.com技术社区-IT企服评测·应用市场

标题: IP协议、以太网包头及UNIX域套接字 [打印本页]

---

作者: 农民    时间: 6 天前
标题: IP协议、以太网包头及UNIX域套接字
IP协议、以太网包头及UNIX域套接字
IP包头布局
IP协议是互联网的核心协议之一，其包头包含了丰富的信息来控制数据包的传输。让我们具体解析IPv4包头布局：

• 4位版本号(version)：标识IP协议版本，IPv4值为4
  
• 4位首部长度(header length)：以4字节为单位表示IP头长度，底子长度为20字节(5个单位)，最大60字节
  
• 8位服务范例(Type Of Service)：
  • 3位优先权字段(已弃用)
  • 4位TOS字段：可设置最小延时、最大吞吐量、最高可靠性或最小本钱
  • 1位保存字段(必须为0)
  
• 16位总长度(total length)：IP报文(头+数据)的总长度
  
• 16位标识(id)：唯一标识主机发送的报文，分片报文id相同
  
• 3位标记字段：
  • 第1位：保存
  • 第2位：克制分片(DF)，置1时若报文超MTU则丢弃
  • 第3位：更多分片(MF)，分片时除最后一片外都置1
  
• 13位片偏移(fragment offset)：分片相对于原始数据的偏移，现实偏移=值×8
  
• 8位生存时间(TTL)：最大跳数，防路由循环，每经一跳减1
  
• 8位协议：标识上层协议范例
  
• 16位首部查验和：仅校验头部，不查验数据部分
  
• 32位源IP地址
  
• 32位目的IP地址
  
• 选项字段：可变长，最多40字节
  

最大传输单元(MTU)
MTU(Maximum Transmission Unit)是数据链路层能传输的最大数据帧巨细，默认1500字节。当IP数据包凌驾MTU时：
• 若DF标记为0，则举行分片
• 若DF标记为1，则丢弃数据包
分片规则：
• 除最后一片外，其他分片长度必须是8的整数倍
• 接收方根据标识、片偏移和MF标记重组数据
以太网包头布局
以太网是应用最广泛的局域网技能，其帧布局如下：

• 前导码(Preamble)：7字节0x55，用于时钟同步
  
• 帧起始定界符(SFD)：1字节0xD5，标识帧开始
  
• 目的MAC地址：6字节
  • 单播地址：首字节最低位为0
  • 组播地址：首字节最低位为1
  • 广播地址：全FF
  
• 源MAC地址：6字节
  
• 范例/长度字段：2字节
  • <0x0600：表示数据长度
  • ≥0x0600：表示协议范例(如0x0800为IP)
  
• 数据：46-1500字节(MTU)
  
• 校验(FCS)：4字节CRC校验
  
• 帧间隙(IFG)：帧间最小间隔(96位时间)
  

UNIX域套接字详解
UNIX域套接字用于同一主机上的进程间通讯(IPC)，比网络套接字更高效。
流式套接字(SOCK_STREAM)
服务器端流程

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <sys/socket.h>
6. #include <sys/un.h>
8. #define SOCKET_PATH "/tmp/unix_socket_example"
10. int main() {
11.     int server_fd, client_fd;
12.     struct sockaddr_un addr;
13.     char buffer[100];
15.     // 1. 创建套接字
16.     server_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
17.     if (server_fd == -1) {
18.         perror("socket");
19.         exit(EXIT_FAILURE);
20.     }
22.     // 2. 绑定套接字到文件系统路径
23.     memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_un));
24.     addr.sun_family = AF_UNIX;
25.     strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1);
26.     unlink(SOCKET_PATH); // 确保路径没有被占用
27.     if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_un)) == -1) {
28.         perror("bind");
29.         close(server_fd);
30.         exit(EXIT_FAILURE);
31.     }
33.     // 3. 监听连接请求
34.     if (listen(server_fd, 5) == -1) {
35.         perror("listen");
36.         close(server_fd);
37.         exit(EXIT_FAILURE);
38.     }
40.     printf("服务器正在等待连接...\n");
42.     // 4. 接受客户端连接
43.     client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);
44.     if (client_fd == -1) {
45.         perror("accept");
46.         close(server_fd);
47.         exit(EXIT_FAILURE);
48.     }
50.     // 5. 与客户端通信
51.     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
52.     read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
53.     printf("收到客户端消息: %s\n", buffer);
55.     const char *response = "你好，客户端！";
56.     write(client_fd, response, strlen(response) + 1);
58.     // 6. 关闭套接字
59.     close(client_fd);
60.     close(server_fd);
61.     unlink(SOCKET_PATH);
62.     return 0;
63. }

复制代码

客户端流程

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <sys/socket.h>
6. #include <sys/un.h>
8. #define SOCKET_PATH "/tmp/unix_socket_example"
10. int main() {
11.     int client_fd;
12.     struct sockaddr_un addr;
13.     char buffer[100];
15.     // 1. 创建套接字
16.     client_fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
17.     if (client_fd == -1) {
18.         perror("socket");
19.         exit(EXIT_FAILURE);
20.     }
22.     // 2. 连接到服务器
23.     memset(&addr, 0, sizeof(struct sockaddr_un));
24.     addr.sun_family = AF_UNIX;
25.     strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1);
26.     if (connect(client_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_un)) == -1) {
27.         perror("connect");
28.         close(client_fd);
29.         exit(EXIT_FAILURE);
30.     }
32.     // 3. 与服务器通信
33.     const char *message = "你好，服务器！";
34.     write(client_fd, message, strlen(message) + 1);
36.     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
37.     read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
38.     printf("收到服务器响应: %s\n", buffer);
40.     // 4. 关闭套接字
41.     close(client_fd);
42.     return 0;
43. }

复制代码

数据报套接字(SOCK_DGRAM)
服务器端流程

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <sys/socket.h>
6. #include <sys/un.h>
8. #define SOCKET_PATH "/tmp/unix_dgram_socket_example"
10. int main() {
11.     int sockfd;
12.     struct sockaddr_un addr;
13.     char buffer[100];
14.     ssize_t num_bytes;
15.     struct sockaddr_un client_addr;
16.     socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
18.     // 1. 创建套接字
19.     sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);
20.     if (sockfd == -1) {
21.         perror("socket");
22.         exit(EXIT_FAILURE);
23.     }
25.     // 2. 绑定套接字
26.     memset(&addr, 0, sizeof(addr));
27.     addr.sun_family = AF_UNIX;
28.     strncpy(addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(addr.sun_path) - 1);
29.     unlink(SOCKET_PATH);
30.     if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
31.         perror("bind");
32.         close(sockfd);
33.         exit(EXIT_FAILURE);
34.     }
36.     printf("服务器正在等待消息...\n");
38.     // 3. 接收消息
39.     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
40.     num_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0,
41.                         (struct sockaddr *)&client_addr, &client_addr_len);
42.     if (num_bytes == -1) {
43.         perror("recvfrom");
44.         close(sockfd);
45.         exit(EXIT_FAILURE);
46.     }
47.     printf("收到客户端消息: %s\n", buffer);
49.     // 4. 发送响应
50.     const char *response = "你好，客户端！";
51.     if (sendto(sockfd, response, strlen(response) + 1, 0,
52.                (struct sockaddr *)&client_addr, client_addr_len) == -1) {
53.         perror("sendto");
54.         close(sockfd);
55.         exit(EXIT_FAILURE);
56.     }
58.     // 5. 关闭套接字
59.     close(sockfd);
60.     unlink(SOCKET_PATH);
61.     return 0;
62. }

复制代码

客户端流程

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <string.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <sys/socket.h>
6. #include <sys/un.h>
8. #define SOCKET_PATH "/tmp/unix_dgram_socket_example"
10. int main() {
11.     int sockfd;
12.     struct sockaddr_un server_addr;
13.     char buffer[100];
14.     ssize_t num_bytes;
16.     // 1. 创建套接字
17.     sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);
18.     if (sockfd == -1) {
19.         perror("socket");
20.         exit(EXIT_FAILURE);
21.     }
23.     // 2. 设置服务器地址
24.     memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
25.     server_addr.sun_family = AF_UNIX;
26.     strncpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH, sizeof(server_addr.sun_path) - 1);
28.     // 3. 发送消息
29.     const char *message = "你好，服务器！";
30.     if (sendto(sockfd, message, strlen(message) + 1, 0,
31.                (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
32.         perror("sendto");
33.         close(sockfd);
34.         exit(EXIT_FAILURE);
35.     }
37.     // 4. 接收响应
38.     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
39.     num_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);
40.     if (num_bytes == -1) {
41.         perror("recvfrom");
42.         close(sockfd);
43.         exit(EXIT_FAILURE);
44.     }
45.     printf("收到服务器响应: %s\n", buffer);
47.     // 5. 关闭套接字
48.     close(sockfd);
49.     return 0;
50. }

复制代码

sockaddr_un布局体

1. #include <sys/un.h>
3. struct sockaddr_un {
4.     sa_family_t sun_family;  // 地址族，设置为AF_UNIX
5.     char sun_path[108];      // 文件系统路径名
6. };

复制代码

• sun_family：必须设置为AF_UNIX
• sun_path：最大长度108字节(包罗终止符)，通常以/tmp/开头
注意事项

• 使用UNIX域套接字前应调用unlink()确保路径可用
  
• 通讯完成后应删除套接字文件
  
• 数据报套接字是无连接的，需在每次通讯时指定地址
  
• 流式套接字提供可靠的双向字节省通讯
  

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。

---

欢迎光临 qidao123.com技术社区-IT企服评测·应用市场 (https://dis.qidao123.com/)

Powered by Discuz! X3.4