packet

Types d’adresses

La structure sockaddr_ll est une adresse de couche physique dépendant du périphérique.

struct sockaddr_ll {
    unsigned short sll_family;   /* Toujours AF_PACKET */
    unsigned short sll_protocol; /* Protocole couche physique */
    int            sll_ifindex;  /* Numéro d'interface */
    unsigned short sll_hatype;   /* Type de matériel ARP */
    unsigned char  sll_pkttype;  /* Type de paquet */
    unsigned char  sll_halen;    /* Longueur de l'adresse */
    unsigned char  sll_addr[8];  /* Adresse couche physique */
};

sll_protocol est le type de protocole standard ethernet, dans l'ordre des octets du réseau, comme défini dans le fichier d'en-tête <linux/if_ether.h>. Par défaut il s'agit du protocole de la socket. sll_ifindex est le numéro de l'interface (consultez netdevice(7)) ; 0 correspond à n'importe quelle interface (autorisé uniquement pour l'attachement). sll_hatype est un type ARP, comme défini dans le fichier d'en-tête <linux/if_arp.h>. Le champ sll_pkttype contient le type de paquet. Les types valables sont PACKET_HOST pour un paquet destiné à l'hôte local, PACKET_BROADCAST pour un paquet broadcast de couche physique, PACKET_MULTICAST pour un paquet envoyé à une adresse multicast de couche physique, PACKET_OTHERHOST pour un paquet destiné à un autre hôte capturé par un pilote de périphérique en mode promiscuous, et PACKET_OUTGOING pour un paquet provenant de l'hôte local rebouclé sur une socket paquet. Ça n'a de signification qu'en réception. sll_addr et sll_halen contiennent l'adresse de couche physique (par exemple IEEE 802.3) et sa longueur. L'interprétation exacte dépend du périphérique.

Lorsque des paquets sont envoyés, il suffit d'indiquer sll_family, sll_addr, sll_halen, sll_ifindex. Les autres champs devraient être à zéro. sll_hatype et sll_pkttype sont remplis en réception pour information. Pour l'attachement, seuls sll_protocol et sll_ifindex sont utilisés.

Options de sockets

Les options de la socket paquet sont configurées en appelant setsockopt(2) avec le niveau SOL_PACKET.

PACKET_ADD_MEMBERSHIP

PACKET_DROP_MEMBERSHIP

Les options des sockets paquet permettent de configurer le multicasting de couche physique et le mode promiscuous. PACKET_ADD_MEMBERSHIP ajoute un attachement et PACKET_DROP_MEMBERSHIP le supprime. Les deux options attendent une structure packet_mreq en paramètre :

struct packet_mreq {
    int            mr_ifindex;    /* Numéro d'interface */
    unsigned short mr_type;       /* Action */
    unsigned short mr_alen;       /* Longueur d'adresse */
    unsigned char  mr_address[8]; /* Adr. couche physique */
};

mr_ifindex contient le numéro de l'interface dont l'état doit être modifié. Le paramètre mr_type indique l'action à effectuer. PACKET_MR_PROMISC valide la réception de tous les paquets circulant sur le segment de réseau commun (souvent appelé « mode promiscuous »), PACKET_MR_MULTICAST attache la socket au groupe multicast de couche physique indiqué dans mr_address et mr_alen, et PACKET_MR_ALLMULTI demande à la socket de recevoir tous les paquets multicast arrivant sur l'interface.

De plus, les ioctls classiques SIOCSIFFLAGS, SIOCADDMULTI et SIOCDELMULTI peuvent donner les mêmes résultats.

PACKET_AUXDATA (depuis Linux 2.6.21)

Si cette option est activée, la socket paquet fournit avec chaque paquet une structure de métadonnées à l’aide du champ de contrôle de recvmsg(2). La structure peut être lue avec cmsg(3). Elle est définie ci-dessous :

struct tpacket_auxdata {
    __u32 tp_status;
    __u32 tp_len;      /* longueur du paquet */
    __u32 tp_snaplen;  /* longueur capturée */
    __u16 tp_mac;
    __u16 tp_net;
    __u16 tp_vlan_tci;
    __u16 tp_padding;
};

PACKET_FANOUT (depuis Linux 3.1)

Pour s’adapter aux nombre de traitements des threads, les sockets paquet peuvent former un groupe de déploiement. Dans ce mode, tous les paquets correspondants sont mis en attente dans une seule socket du groupe. Une socket rejoint un groupe de déploiement en appelant setsockopt(2) avec le niveau SOL_PACKET et l’option PACKET_FANOUT. Tous les espaces de noms réseau peuvent avoir jusqu’à 65536 groupes indépendants. Une socket sélectionne un groupe en encodant l’identifiant dans les 16 premiers bits du paramètre entier de cette option. La première socket paquet à rejoindre un groupe le crée implicitement. Pour réussir à rejoindre un groupe existant, les sockets paquet suivantes doivent avoir les mêmes protocole, configurations de périphérique, mode de déploiement et attributs (voir ci-dessous). Les sockets paquet ne peuvent quitter un groupe de déploiement qu’en fermant la socket. Le groupe est supprimé quand la dernière socket est fermée.

Le déploiement permet à de nombreux algorithme de diffuser le trafic entre socket. Le mode par défaut, PACKET_FANOUT_HASH, envoie les paquets du même flux à la même socket pour conserver l’ordre par flux. Pour chaque paquet, il choisit une socket en prenant le hachage de flux de paquet modulo le nombre de sockets dans le groupe, où le hachage de flux est un hachage de l’adresse de couche réseau et facultativement des champs de port de couche de transport. Le mode de répartition de charge PACKET_FANOUT_LB met en place un algorithme tourniquet (« round-robin »). PACKET_FANOUT_CPU sélectionne la socket en fonction du processeur sur lequel le paquet est arrivé. PACKET_FANOUT_ROLLOVER traite toutes les données sur une seule socket et se déplace vers la suivante quand elle a du retard. PACKET_FANOUT_RND sélectionne la socket en utilisant un générateur de nombres pseudoaléatoires. PACKET_FANOUT_QM (disponible depuis Linux 3.14) sélectionne la socket en utilisant le paramètre queue_mapping du skb reçu.

Les modes de déploiement acceptent des options facultatives. La fragmentation d’IP force les paquets du même flux à avoir des hachages de flux différents. L’attribut PACKET_FANOUT_FLAG_DEFRAG, si défini, force la défragmentation de paquets avant d’appliquer le déploiement, pour conserver l’ordre même dans ce cas. Le mode de déploiement et les options sont communiquées sur les 16 bits suivants du paramètre entier de cette option. L’attribut PACKET_FANOUT_FLAG_ROLLOVER active le mécanisme de recouvrement comme une stratégie de sauvegarde : si l’algorithme de déploiement original sélectionne une socket avec du retard, le paquet se retourne vers la suivante disponible.

PACKET_LOSS (avec PACKET_TX_RING)

Ne pas jeter silencieusement un paquet en cas d'erreur de transmission, mais le renvoyer avec l'état TP_STATUS_WRONG_FORMAT.

PACKET_RESERVE (avec PACKET_RX_RING)

Par défaut, un tampon circulaire de réception des paquets écrit les paquets juste après la structure de métadonnées et le bourrage dû à l'alignement. Le paramètre entier de cette option réserve de la place au début du paquet (« headroom »).

PACKET_RX_RING

Créer un tampon circulaire projeté en mémoire pour la réception asynchrone de paquets. La socket paquet réserve une zone contiguë d’espace d’adresses d’application, la dispose dans un tableau d’emplacements de paquet et copie les paquets (jusqu’à tp_snaplen) dans les emplacements suivants. Tous les paquets sont précédés d’une structure de métadonnées similaire à tpacket_auxdata. Les champs de protocole encodent la position des données dès le début de l’en-tête de métadonnées. tp_net stocke la position de couche réseau. Si la socket paquet est de type SOCK_DGRAM, alors tp_mac est la même. Si elle est de type SOCK_RAW, alors ce champ stocke la position de la trame de couche lien. La socket paquet et l’application communiquent le début et la fin du tampon circulaire à l’aide du champ tp_status. Tous les emplacements avec l’état TP_STATUS_KERNEL appartiennent à la socket paquet. Après avoir rempli un emplacement, elle modifie l’état de l’emplacement pour qu’il appartienne à l’application. Lors d’une opération normale, le nouvel état est TP_STATUS_USER, pour signaler qu’un paquet reçu correctement a été stocké. Lorsque l’application a terminé de traiter un paquet, elle redéfinit l’état de l’emplacement à TP_STATUS_KERNEL pour le rendre à la socket. Les sockets paquet mettent en place plusieurs variantes du tampon circulaire de paquets. Des précisions sur cette mise en place sont disponibles dans Documentation/networking/packet_mmap.txt dans l'arborescence des sources du noyau Linux.

PACKET_STATISTICS

Récupérer les statistiques de la socket paquet sous la forme d'une structure

struct tpacket_stats {
    unsigned int tp_packets;  /* Décompte total des paquets */
    unsigned int tp_drops;    /* Décompte des paquets jetés */
};

Recevoir les statistiques réinitialise les compteurs internes. La structure de statistiques est différente lorsque le tampon circulaire utilisé est de type TPACKET_V3.

PACKET_TIMESTAMP (avec PACKET_RX_RING ; depuis Linux 2.6.36)

Le tampon circulaire de réception des paquets stocke un horodatage dans l’en-tête de métadonnées. Par défaut, c’est un horodatage logiciel généré quand le paquet est copié dans le tampon circulaire. Le paramètre entier de cette option sélectionne le type d’horodatage. En plus du fonctionnement par défaut, deux formats matériels existent et sont décrits dans Documentation/networking/timestamping.txt dans l'arborescence des sources du noyau Linux.

PACKET_TX_RING (depuis Linux 2.6.31)

Créer un tampon circulaire projeté en mémoire pour la transmission de paquets. Cette option est similaire à PACKET_RX_RING et accepte les mêmes arguments. L’application écrit des paquets dans des emplacements avec l’état TP_STATUS_AVAILABLE et les programme pour transmission en modifiant l’état de TP_STATUS_SEND_REQUEST. Quand les paquets sont prêts à être transmis, l’application appelle send(2) ou une de ses variantes. Les champs buf et len de cet appel sont ignorés. Si une adresse est passée en utilisant sendto(2) ou sendmsg(2), alors cela écrase la socket par défaut. En cas de transmission réussie, la socket réinitialise l’emplacement à TP_STATUS_AVAILABLE. Elle rejette silencieusement les paquets en cas d’erreur sauf si PACKET_LOSS est définie.

PACKET_VERSION (avec PACKET_RX_RING ; depuis Linux 2.6.27)

Par défaut, PACKET_RX_RING crée un tampon circulaire de réception des paquets de variante TPACKET_V1. Pour créer une autre variante, configurer la variante voulue en définissant le paramètre entier de cette option avant de créer le tampon circulaire.

PACKET_QDISC_BYPASS (depuis Linux 3.14)

Par défaut, les paquets envoyés par une socket paquet passent par la couche qdisc du noyau, dédiée au contrôle de trafic, ce qui répond bien à la majorité des cas d'utilisation. Les équipements de génération de trafic qui utilisent des sockets packet pour inonder le réseau — par exemple pour tester des appareils en charge comme le fait pktgen — peuvent désactiver cette couche de contrôle en définissant cette option à 1. Un des effets secondaires est l'absence de mise en mémoire tampon des paquets par la couche qdisc, ce qui peut provoquer des pertes de paquets lorsque les files de transmission du périphérique sont pleines. L'utilisation de cette option est à vos risques et périls.

Ioctls

SIOCGSTAMP peut servir à obtenir l'horodatage du dernier paquet reçu. Le paramètre est une variable struct timeval.

De plus, les ioctls standards définis dans netdevice(7) et socket(7) sont valables sur les sockets paquet.

Traitement des erreurs

Les sockets paquet ne gèrent pas d'autres erreurs que celles se produisant durant la transmission des paquets au pilote de périphérique. Elles ne traitent pas le concept de file d'erreurs.

Compatibilité

Sous Linux 2.0, la seule manière d'obtenir une socket paquet était l'appel socket(AF_INET, SOCK_PACKET, protocole). C’est encore pris en charge mais fortement déconseillé. La principale différence entre les deux méthodes est que SOCK_PACKET utilise l'ancienne struct sockaddr_pkt pour indiquer l'interface, ce qui ne fournit aucune indépendance vis-à-vis de la couche physique.

struct sockaddr_pkt {
    unsigned short spkt_family;
    unsigned char  spkt_device[14];
    unsigned short spkt_protocol;
};

spkt_family contient le type de périphérique, spkt_protocol est le type de protocole IEEE 802.3 comme défini dans <sys/if_ether.h> et spkt_device est le nom du périphérique sous forme de chaîne terminée par un caractère nul, par exemple eth0.

Cette structure est obsolète et ne doit pas être employée dans des nouveaux programmes.