Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

8 }

Функция send_v4, приведенная в листинге 28.10, строит ICMPv4 сообщение эхо-запроса и записывает его в символьный сокет.

Листинг 28.10. Функция send_v4: построение эхо-запроса ICMPv4 и его отправка

//ping/send_v4.c

1 #include "ping.h"

2 void

3 send_v4(void)

4 {

5 int len;

6 struct icmp *icmp;

7 icmp = (struct icmp*)sendbuf;

8 icmp->icmp_type = ICMP_ECHO;

9 icmp->icmp_code = 0;

10 icmp->icmp_id = pid;

11 icmp->icmp_seq = nsent++;

12 memset(icmp->icmp_data, 0xa5, datalen); /* заполнение по шаблону */

13 Gettimeofday((struct timeval*)icmp->icmp_data, NULL);

14 len = 8 + datalen; /* контрольная сумма по заголовку и данным */

15 icmp->icmp_cksum = 0;

16 icmp->icmp_cksum = in_cksum((u_short*)icmp, len);

17 Sendto(sockfd, sendbuf, len, 0, pr->sasend, pr->salen);

18 }

7-13 ICMPv4 сообщение сформировано. В поле идентификатора установлен идентификатор нашего процесса, а порядковый номер установлен как глобальная переменная nset, которая затем увеличивается на 1 для следующего пакета. Текущее время сохраняется в части данных ICMP-сообщения.

14-16 Для вычисления контрольной суммы ICMP значение поля контрольной суммы устанавливается равным 0, затем вызывается функция in_cksum, а результат сохраняется в поле контрольной суммы. Контрольная сумма ICMPv4 вычисляется по ICMPv4-заголовку и всем следующим за ним данным.

17 ICMP-сообщение отправлено на символьный сокет. Поскольку параметр сокета IP_HDRINCLне установлен, ядро составляет заголовок IPv4 и добавляет его в начало нашего буфера.

Контрольная сумма Интернета является суммой обратных кодов 16-разрядных значений. Если длина данных является нечетным числом, то для вычисления контрольной суммы к данным дописывается один нулевой байт. Перед вычислением контрольной суммы поле контрольной суммы должно быть установлено в 0. Такой алгоритм применяется для вычисления контрольных сумм IPv4, ICMPv4, IGMPv4, ICMPv6, UDP и TCP. В RFC 1071 [12] содержится дополнительная информация и несколько числовых примеров. В разделе 8.7 книги [128] более подробно рассказывается об этом алгоритме, а также приводится более эффективная его реализация. В нашем случае контрольную сумму вычисляет функция in_cksum, приведенная в листинге 28.11.

Листинг 28.11. Функция in_cksum: вычисление контрольной суммы Интернета

//libfree/in_cksum.c

1 uint16_t

2 in_cksum(uint16_t *addr, int len)

3 {

4 int nleft = len;

5 uint32_t sum = 0;

6 uint16_t *w = addr;

7 uint16_t answer = 0;

8 /*

9 * Наш алгоритм прост: к 32-разрядному аккумулятору sum мы добавляем

10 * 16-разрядные слова, а затем записываем все биты переноса из старших

11 * 16 разрядов в младшие 16 разрядов.

12 */

13 while (nleft > 1) {

14 sum += *w++;

15 nleft -= 2;

16 }

17 /* при необходимости добавляем четный байт */

18 if (nleft == 1) {

19 *(unsigned char*)(&answer) = *(unsigned char*)w;

20 sum += answer;

21 }

22 /* перемещение битов переноса из старших 16 разрядов в младшие */

23 sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff); /* добавление старших 16 к младшим */

24 sum += (sum >> 16); /* добавление переноса */

25 answer = ~sum; /* обрезаем по 16 разрядам */

26 return(answer);

27 }

1-27 Первый цикл whileвычисляет сумму всех 16-битовых значений. Если длина нечетная, то к сумме добавляется конечный байт. Алгоритм, приведенный в листинге 28.11, является простым алгоритмом, подходящим для программы ping, но неудовлетворительным для больших объемов вычислений контрольных сумм, производимых ядром.

Эта функция взята из общедоступной версии программы ping, написанной Майком Мюссом (Mike Muuss).

Последней функцией нашей программы pingявляется функция send_v6, приведенная в листинге 28.12, которая формирует и посылает эхо-запросы ICMPv6.

Функция send_v6аналогична функции send_v4, но обратите внимание, что она не вычисляет контрольную сумму. Как отмечалось ранее, поскольку для вычисления контрольной суммы ICMPv6 используется адрес отправителя из IPv6-заголовка, данная контрольная сумма вычисляется для нас ядром, после того как ядро выяснит адрес отправителя.

Листинг 28.12. Функция send_v6: построение и отправка ICMPv6-сообщения эхо-запроса

//ping/send_v6.c

1 #include "ping.h"

2 void

3 send_v6()

4 {

5 #ifdef IPV6

6 int len;

7 struct icmp6_hdr *icmp6;

8 icmp6 = (struct icmp6_hdr*)sendbuf,

9 icmp6->icmp6_type = ICMP6_ECHO_REQUEST;

10 icmp6->icmp6_code = 0;

11 icmp6->icmp6_id = pid;

12 icmp6->icmp6_seq = nsent++;

13 memset((icmp6 + 1), 0xa5, datalen); /* заполнение по шаблону */

14 Gettimeofday((struct timeval*)(icmp6 + 1), NULL);

15 len = 8 + datalen; /* 8-байтовый заголовок ICMPv6 */

16 Sendto(sockfd, sendbuf, len, 0, pr->sasend, pr->salen);

17 /* ядро вычисляет и сохраняет контрольную сумму само */

18 #endif /* IPV6 */

19 }

В этом разделе мы приведем собственную версию программы traceroute. Как и в случае с программой ping, приведенной в предыдущем разделе, мы представляем нашу собственную, а не общедоступную версию. Это делается для того, чтобы во-первых, получить версию, поддерживающую как IPv4, так и IPv6, а во-вторых, не отвлекаться на множество параметров, не относящихся к обсуждению сетевого программирования.

Программа tracerouteпозволяет нам проследить путь IP-дейтаграмм от нашего узла до получателя. Ее действие довольно просто, а в главе 8 книги [111] оно детально описано со множеством примеров.

В версии IPv6 программа tracerouteиспользует поле TTL (в версии IPv4) или поле предельного количества транзитных узлов (называемое также полем ограничения пересылок), а также два типа ICMP-сообщений. Эта программа начинает свою работу с отправки UDP-дейтаграммы получателю, причем полю TTL (ограничения пересылок) присваивается значение 1. Такая дейтаграмма вынуждает первый маршрутизатор отправить ICMP-сообщение об ошибке «Time exceeded in transit» (Превышено время передачи). Затем значение TTL увеличивается на 1 и посылается следующая UDP-дейтаграмма, которая достигает следующего маршрутизатора. Когда UDP-дейтаграмма достигает конечного получателя, необходимо заставить узел вернуть ICMP-ошибку Port unreachable(Порт недоступен). Для этого UDP-дейтаграмма посылается на случайный порт, который (как можно надеяться) не используется на данном узле.

Ранние версии программы tracerouteмогли устанавливать поле TTL в заголовке IPv4 только с помощью параметра сокета IP_HDRINCLпутем построения своего собственного заголовка. Однако современные системы поддерживают параметр сокета IP_TTL, позволяющий определить значение TTL для исходящих дейтаграмм. (Данный параметр сокета впервые был представлен в выпуске 4.3BSD Reno.) Проще установить данный параметр сокета, чем полностью формировать IPv4-заголовок (хотя в разделе 29.7 показано, как строить собственные заголовки IPv4 и UDP). Параметр сокета IPv6 IPV6_UNICAST_HOPSпозволяет контролировать поле предельного количества транзитных узлов (ограничения пересылок) в дейтаграммах IPv6.