linux中iphdr指的是什么

发布时间：2022-07-16 13:59:30 作者：iii
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Linux中iphdr指的是什么

在Linux网络编程中，iphdr是一个非常重要的数据结构，它用于表示IPv4数据包的头部信息。理解iphdr的结构和用法对于进行网络编程、网络协议分析以及网络安全研究都是至关重要的。本文将详细介绍iphdr的定义、结构、字段含义以及在实际编程中的应用。

1. `iphdr`的定义

iphdr是Linux内核中定义的一个结构体，用于表示IPv4数据包的头部信息。它通常定义在<linux/ip.h>头文件中。该结构体的定义如下：

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;
    __u16   tot_len;
    __u16   id;
    __u16   frag_off;
    __u8    ttl;
    __u8    protocol;
    __u16   check;
    __u32   saddr;
    __u32   daddr;
    /*The options start here. */
};

2. `iphdr`结构体字段详解

2.1 `version` 和 `ihl`

version：表示IP协议的版本号。对于IPv4，该字段的值为4。
ihl：表示IP头部的长度，以32位字（4字节）为单位。由于IP头部的长度是可变的（因为有选项字段），所以需要通过ihl字段来确定头部的实际长度。通常，IP头部的长度为20字节（即ihl为5），但如果包含选项字段，长度会更大。

2.2 `tos`（Type of Service）

tos字段用于指定IP数据包的服务类型。它通常用于QoS（Quality of Service）控制，以区分不同类型的流量（如实时流量、尽力而为流量等）。tos字段的具体含义如下：

前3位：优先级（Precedence），用于指定数据包的优先级。
中间4位：服务类型（Type of Service），包括延迟、吞吐量、可靠性和成本等。
最后1位：保留位，必须为0。

2.3 `tot_len`（Total Length）

tot_len字段表示整个IP数据包的总长度，包括IP头部和数据部分。该字段以字节为单位，最大值为65535字节。

2.4 `id`（Identification）

id字段用于标识IP数据包。当IP数据包被分片时，所有分片的id字段值相同，以便接收端能够将这些分片重新组装成原始数据包。

2.5 `frag_off`（Fragment Offset）

frag_off字段用于表示分片数据包的偏移量。该字段的低13位表示分片在原始数据包中的偏移量，以8字节为单位。高3位用于控制分片行为：

第1位：保留位，必须为0。
第2位：DF（Don’t Fragment）标志，如果设置为1，表示数据包不能被分片。
第3位：MF（More Fragments）标志，如果设置为1，表示后面还有更多的分片。

2.6 `ttl`（Time to Live）

ttl字段表示数据包的生存时间。每经过一个路由器，该字段的值减1，当ttl减为0时，数据包将被丢弃。该字段用于防止数据包在网络中无限循环。

2.7 `protocol`（Protocol）

protocol字段表示IP数据包中封装的上层协议类型。常见的协议类型包括：

1：ICMP（Internet Control Message Protocol）
6：TCP（Transmission Control Protocol）
17：UDP（User Datagram Protocol）

2.8 `check`（Header Checksum）

check字段用于存储IP头部的校验和。校验和用于检测IP头部在传输过程中是否发生了错误。发送端计算校验和并将其存储在check字段中，接收端重新计算校验和并与check字段的值进行比较，以验证数据的完整性。

2.9 `saddr` 和 `daddr`

saddr：表示源IP地址，即发送数据包的设备的IP地址。
daddr：表示目的IP地址，即接收数据包的设备的IP地址。

2.10 选项字段

IP头部可以包含选项字段，用于扩展IP协议的功能。选项字段的长度是可变的，通常用于记录路由信息、时间戳等。

3. `iphdr`在实际编程中的应用

3.1 构造IP数据包

在网络编程中，我们经常需要手动构造IP数据包。通过使用iphdr结构体，我们可以轻松地设置IP头部的各个字段。例如，以下代码展示了如何构造一个简单的IP数据包：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <linux/ip.h>

int main() {
    char packet[1024];
    struct iphdr *ip_header = (struct iphdr *)packet;

    // 设置IP头部字段
    ip_header->version = 4;
    ip_header->ihl = 5;
    ip_header->tos = 0;
    ip_header->tot_len = htons(sizeof(struct iphdr));
    ip_header->id = htons(12345);
    ip_header->frag_off = 0;
    ip_header->ttl = 64;
    ip_header->protocol = IPPROTO_TCP;
    ip_header->check = 0; // 校验和需要单独计算
    ip_header->saddr = inet_addr("192.168.1.1");
    ip_header->daddr = inet_addr("192.168.1.2");

    // 计算校验和
    ip_header->check = in_cksum((unsigned short *)ip_header, sizeof(struct iphdr));

    // 打印IP头部信息
    printf("IP Header:\n");
    printf("  Version: %d\n", ip_header->version);
    printf("  IHL: %d\n", ip_header->ihl);
    printf("  TOS: %d\n", ip_header->tos);
    printf("  Total Length: %d\n", ntohs(ip_header->tot_len));
    printf("  ID: %d\n", ntohs(ip_header->id));
    printf("  TTL: %d\n", ip_header->ttl);
    printf("  Protocol: %d\n", ip_header->protocol);
    printf("  Source Address: %s\n", inet_ntoa(*(struct in_addr *)&ip_header->saddr));
    printf("  Destination Address: %s\n", inet_ntoa(*(struct in_addr *)&ip_header->daddr));

    return 0;
}

3.2 解析IP数据包

在网络抓包或协议分析中，我们经常需要解析接收到的IP数据包。通过使用iphdr结构体，我们可以轻松地提取IP头部的各个字段。例如，以下代码展示了如何解析一个IP数据包：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <linux/ip.h>

void parse_ip_header(struct iphdr *ip_header) {
    printf("IP Header:\n");
    printf("  Version: %d\n", ip_header->version);
    printf("  IHL: %d\n", ip_header->ihl);
    printf("  TOS: %d\n", ip_header->tos);
    printf("  Total Length: %d\n", ntohs(ip_header->tot_len));
    printf("  ID: %d\n", ntohs(ip_header->id));
    printf("  TTL: %d\n", ip_header->ttl);
    printf("  Protocol: %d\n", ip_header->protocol);
    printf("  Source Address: %s\n", inet_ntoa(*(struct in_addr *)&ip_header->saddr));
    printf("  Destination Address: %s\n", inet_ntoa(*(struct in_addr *)&ip_header->daddr));
}

int main() {
    // 假设我们有一个IP数据包存储在packet数组中
    char packet[1024];
    struct iphdr *ip_header = (struct iphdr *)packet;

    // 解析IP头部
    parse_ip_header(ip_header);

    return 0;
}

4. 总结

iphdr是Linux内核中用于表示IPv4数据包头部的结构体。通过理解iphdr的结构和字段含义，我们可以在网络编程中轻松地构造和解析IP数据包。无论是进行网络协议分析、网络安全研究，还是开发网络应用程序，掌握iphdr的使用都是非常重要的。希望本文能够帮助读者更好地理解iphdr的作用和用法。

linux中iphdr指的是什么

Linux中iphdr指的是什么

1. iphdr的定义

2. iphdr结构体字段详解

2.1 version 和 ihl

2.2 tos（Type of Service）

2.3 tot_len（Total Length）

2.4 id（Identification）

2.5 frag_off（Fragment Offset）

2.6 ttl（Time to Live）

2.7 protocol（Protocol）

2.8 check（Header Checksum）

2.9 saddr 和 daddr