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Linux网络编程实例解析
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作者：EasyWave 时间：2013.01.19
类别：Linux 应用实例源码 声明：转载，请保留链接
注意：如有错误，欢迎指正。这些是我学习的日志文章......
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这段时间,因为项目的需要,了解了一下USBtoNet的驱动,同时采用IOCTL来设置MAC的地址,检测网卡的连接状态等等,因此,就从网络上了解了一下关于网络编程方面的知识.一般来说:Linux网络程序与内核交互的方法是通过ioctl来实现的，ioctl与网络协议栈进行交互，可得到网络接口的信息，网卡设备的映射属性和配置网络接口.并且还能够查看，修改，删除ARP高速缓存的信息，所以，我们先来了解一下ioctl函数的具体实现.
函数形式:
#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int d, int request, ...);
类别 | Request | 说明 | 数据类型 |
套 接 口 | SIOCATMARK SIOCSPGRP SIOCGPGRP | 是否位于带外标记 设置套接口的进程ID或进程组ID 获取套接口的进程ID或进程组ID | int int int |
文 件 | FIONBIN FIOASYNC FIONREAD FIOSETOWN FIOGETOWN | 设置/清除非阻塞I/O标志 设置/清除信号驱动异步I/O标志 获取接收缓存区中的字节数 设置文件的进程ID或进程组ID 获取文件的进程ID或进程组ID | int int int int int |
接 口 | SIOCGIFCONF SIOCSIFADDR SIOCGIFADDR SIOCSIFFLAGS SIOCGIFFLAGS SIOCSIFDSTADDR SIOCGIFDSTADDR SIOCGIFBRDADDR SIOCSIFBRDADDR SIOCGIFNETMASK SIOCSIFNETMASK SIOCGIFMETRIC SIOCSIFMETRIC SIOCGIFMTU SIOCxxx | 获取所有接口的清单 设置接口地址 获取接口地址 设置接口标志 获取接口标志 设置点到点地址 获取点到点地址 获取广播地址 设置广播地址 获取子网掩码 设置子网掩码 获取接口的测度 设置接口的测度 获取接口MTU （还有很多取决于系统的实现） | struct ifconf struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq struct ifreq |
ARP | SIOCSARP SIOCGARP SIOCDARP | 创建/修改ARP表项 获取ARP表项 删除ARP表项 | struct arpreq struct arpreq struct arpreq |
路 由 | SIOCADDRT SIOCDELRT | 增加路径 删除路径 | struct rtentry struct rtentry |
流 | I_xxx |
相关数据结构:
1):网络接口请求结构ifreq
struct ifreq {
#define IFHWADDRLEN 6 //6个字节的硬件地址，即MAC
union { char ifrn_name[IFNAMESIZ]; //网络接口名称
}ifr_ifrn;
union { struct sockaddr ifru_addr; //本地IP地址
struct sockaddr ifru_dstaddr;//目标IP地址
struct sockaddr ifru_broadaddr;//广播IP地址
struct sockaddr ifru_netmask;//本地子网掩码地址
struct sockaddr ifru_hwaddr;//本地MAC地址
short ifru_flags;//网络接口标记
int ifru_ivalue;//不同的请求含义不同
struct ifmap ifru_map;//网卡地址映射
int ifru_mtu;//最大传输单元
char ifru_slave[IFNAMSIZ];//占位符
char ifru_newname[IFNAMSIZE];//新名称
void __user* ifru_data;//用户数据
struct if_settings ifru_settings;//设备协议设置
}ifr_ifru; }
#define ifr_name ifr_ifrn.ifrn_name;//接口名称
#define ifr_hwaddr ifr_ifru.ifru_hwaddr;//MAC
#define ifr_addr ifr_ifru.ifru_addr;//本地IP
#define ifr_dstaddr ifr_ifru.dstaddr;//目标IP
#define ifr_broadaddr ifr_ifru.broadaddr;//广播IP
#define ifr_netmask ifr_ifru.ifru_netmask;//子网掩码
#define ifr_flags ifr_ifru.ifru_flags;//标志
#define ifr_metric ifr_ifru.ifru_ivalue;//接口侧度
#define ifr_mtu ifr_ifru.ifru_mtu;//最大传输单元
#define ifr_map ifr_ifru.ifru_map;//设备地址映射
#define ifr_slave ifr_ifru.ifru_slave;//副设备
#define ifr_data ifr_ifru.ifru_data;//接口使用 #define ifr_ifrindex ifr_ifru.ifru_ivalue;//网络接口序号 #define ifr_qlen ifr_ifru.ifru_ivalue;//传输单元长度 #define ifr_newname ifr_ifru.ifru_newname;//新名称 #define ifr_seeting ifr_ifru.ifru_settings;//设备协议设置
2):网卡设备属性ifmap
struct ifmap { //网卡设备的映射属性
unsigned long mem_start;//开始地址
unsigned long mem_end;//结束地址
unsigned short base_addr;//基地址
unsigned char irq;//中断号
unsigned char dma;//DMA
unsigned char port;//端口
｝
3):网络配置接口ifconf
struct ifconf { //网络配置结构体是一种缓冲区
int ifc_len;//缓冲区ifr_buf的大小
union {
char__user *ifcu_buf; //绘冲区指针
struct ifreq__user* ifcu_req;//指向ifreq指针
}ifc_ifcu;
};
#define ifc_buf ifc_ifcu.ifcu_buf;//缓冲区地址
#define ifc_req ifc_ifcu.ifcu_req;//ifc_req地址
4):ARP高速缓存操作arpreq
struct arpreq{
struct sockaddr arp_pa;//协议地址
struct sockaddr arp_ha;//硬件地址
int arp_flags;//标记
struct sockaddr arp_netmask;//协议地址的子网掩码
char arp_dev[];//查询网络接口的名称
}
ARP高速缓存操作，包含IP地址和硬件地址的映射表, 操作ARP高速缓存的命令字 SIOCDARP,SIOCGARP,SIOCSARP分别是删除ARP高速缓存的一条记录，获得ARP高速缓存的一条记录和修改ARP高速缓存的一条记录
相关例子[以下为网络摘录:已经上机验证过]:
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <net/if.h> int main(int argc, char*argv[]) {
int s,sv6;
int err;
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, );
if (s < ) {
perror("socket error");
return -;
} struct ifreq ifr;
ifr.ifr_ifindex = ; //获得第2个网络接口的名称
err = ioctl(s, SIOCGIFNAME, &ifr);
if (err) {
perror("index error");
} else {
printf("the %dst interface is:%s\n", ifr.ifr_ifindex, ifr.ifr_name);
} memcpy(ifr.ifr_name, "eth0", );
err = ioctl(s, SIOCGIFFLAGS, &ifr);
if (!err) {
printf("SIOCGIFFLAGS:%d\n", ifr.ifr_flags);
}
err = ioctl(s, SIOCGIFMTU, &ifr);
if (!err) {
printf("SIOCGIFMTU:%d\n", ifr.ifr_mtu);
} err = ioctl(s, SIOCGIFHWADDR, &ifr);
if (!err) {
unsigned char* hw = ifr.ifr_hwaddr.sa_data;
printf("SIOCGIFHWADDR:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n", hw[], hw[],
hw[], hw[], hw[], hw[]);
} err = ioctl(s, SIOCGIFMAP, &ifr);
if (!err) {
printf(
"SIOCGIFMAP,mem_start:%d,mem_end:%d,base_addr:%d,ifr_map:%d,dma:%d,port:%d\n",
ifr.ifr_map.mem_start, ifr.ifr_map.mem_end,
ifr.ifr_map.base_addr, ifr.ifr_map.irq, ifr.ifr_map.dma,
ifr.ifr_map.port);
} err = ioctl(s, SIOCGIFINDEX, &ifr);
if (!err) {
printf("SIOCGIFINDEX:%d\n", ifr.ifr_ifindex);
} err = ioctl(s, SIOCGIFTXQLEN, &ifr);
if (!err) {
printf("SIOCGIFTXQLEN:%d\n", ifr.ifr_qlen);
} struct sockaddr_in *sin = (struct sockaddr_in*) &ifr.ifr_addr; //保存的是二进制IP
char ip[]; //字符数组，存放字符串
memset(ip, , );
err = ioctl(s, SIOCGIFADDR, &ifr);
if (!err) {
inet_ntop(AF_INET, &sin->sin_addr.s_addr, ip, ); //转换的字符串保存到ip数组中，第二个参数是要转换的二进制IP指针，第三个参数是转换完成存放IP的缓冲区，最后一个参数是缓冲区的长度
printf("SIOCGIFADDR:%s\n", ip);
} err = ioctl(s, SIOCGIFDSTADDR, &ifr);
if (!err) {
inet_ntop(AF_INET, &sin->sin_addr.s_addr, ip, );
printf("SIOCGIFDSTADDR:%s\n", ip);
} err = ioctl(s, SIOCGIFNETMASK, &ifr);
if (!err) {
inet_ntop(AF_INET, &sin->sin_addr.s_addr, ip, );
printf("SIOCGIFNETMASK:%s\n", ip);
} memset(&ifr, , sizeof(ifr));
memcpy(ifr.ifr_name, "eth0", );
ioctl(s, SIOCGIFBRDADDR, &ifr);
struct sockaddr_in *broadcast = (struct sockaddr_in*) &ifr.ifr_broadaddr; inet_ntop(AF_INET, &broadcast->sin_addr.s_addr, ip, ); //inet_ntop将二进制IP转换成点分十进制的字符串
printf("BROADCAST IP:%s\n", ip);
close(s);
}
实例二:[修改代码后,已经上机验证过] MAC地址的设置和获取
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <net/if.h>
typedef unsigned char u8#define LOGD(...) do {printf(__VA_ARGS__); printf("\n");} while(0)int set_mac(u8* addr, int len);
int get_mac(u8* addr, int len);int main(int argc, char*argv[])
{
int ret = ;
u8 addr[] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x61, 0x20, 0x58}; ret = set_mac(addr, );
if (ret < )
{
LOGD("set_mac() error");
return ;
}
LOGD("set_mac() done");
ret = get_mac(addr, );
if (ret < )
{
LOGD("get_mac() error");
return ;
}
LOGD("get_mac() done");
char buf[] = {};
snprintf(buf, , "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
addr[], addr[], addr[], addr[], addr[], addr[]);
LOGD("%s", buf);
return ;
}int set_mac(u8* addr, int len)
{
int s;
int ret;
struct ifreq ifr;
if (len < )
{
LOGD("set_mac(), invalid length");
return -;
}
s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, );
if (s < )
{
LOGD("socket() error: %s", strerror(errno));
return -;
}
strcpy(ifr.ifr_ifrn.ifrn_name, "usb0");
ifr.ifr_ifru.ifru_hwaddr.sa_family = ;
memcpy(ifr.ifr_ifru.ifru_hwaddr.sa_data, addr, );
ret = ioctl(s, SIOCSIFHWADDR, &ifr);
if (ret != )
{
LOGD("ioctl(SIOCSIFHWADDR) error: %d(%s)", errno, strerror(errno));
return -;
}
return ;
}int get_mac(u8* addr, int len)
{
int s;
int ret;
struct ifreq ifr; if (len < )
{
LOGD("get_mac(), invalid length");
return -;
}
s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, );
if (s < )
{
LOGD("socket() error: %s", strerror(errno));
return -;
}
strcpy(ifr.ifr_ifrn.ifrn_name, "usb0");
ret = ioctl(s, SIOCGIFHWADDR, &ifr);
if (ret != )
{
LOGD("ioctl(SIOCSIFHWADDR) error: %s", strerror(errno));
return -;
}
memcpy(addr, ifr.ifr_ifru.ifru_hwaddr.sa_data, );
return ;
}
实例三:网卡连接状态[修改后,已经上机验证]
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/if.h>typedef unsigned short u16;
typedef unsigned int u32;
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned long long u64#include <linux/sockios.h>
#include <linux/ethtool.h>int get_netlink_status(const char *if_name);int main(int argc, char* argv[])
{
if(argc != )
{
fprintf(stderr, "usage: %s <ethname>.\n", argv[]);
return -;
}
if(getuid() != )
{
fprintf(stderr, "Netlink Status Check Need Root Power.\n");
return ;
} printf("Net link status: %s.\n", get_netlink_status(argv[])==?"up":"down");
return ;
}
// if_name like "ath0", "eth0". Notice: call this function
// return value:
// -1 -- error , details can check errno
// 1 -- interface link up
// 0 -- interface link down.
int get_netlink_status(const char *if_name)
{
int skfd;
struct ifreq ifr;
struct ethtool_value edata;
edata.cmd = ETHTOOL_GLINK;
edata.data = ;
memset(&ifr, , sizeof(ifr));
strncpy(ifr.ifr_name, if_name, sizeof(ifr.ifr_name) - );
ifr.ifr_data = (char *) &edata;
if (( skfd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, )) == )
return -;
if(ioctl( skfd, SIOCETHTOOL, &ifr ) == -)
{
close(skfd);
return -;
}
close(skfd);
return edata.data;
}
