如何在不使用 sockaddr_ll 的情况下使用 sendto 通过原始以太网套接字发送数据？

Question

我正在开展一个使用 Enea OSE 的项目，它是一个实时嵌入式操作系统。我想你们中的许多人都不熟悉这个操作系统，但我认为无论如何你都可以回答我的问题。我想使用接口“eth1”在 2 个卡之间发送一个原始以太网帧，这些接口通过以太网电缆（没有开关或任何东西）直接连接到另一个。 “eth1”接口没有分配任何IP地址。

我可以简单地使用

声明一个套接字

int s = socket(AF_INET, RAW_SOCKET, ...)

然后我可以使用以下方法将套接字绑定到适当的设备接口：

setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, "eth1", 4);

为了将数据从一张卡发送到另一张卡，我的计划是手动用源和目标 MAC 地址填充以太网缓冲区阵列。然后使用 sendto(....) 发送数据

但是 sendto 例程还需要一个带有信息的 sockaddr 结构：

  sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
           const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

在我在互联网上找到的示例中，当 IP 地址已知时使用 sockaddr_in，而对于原始帧使用 sockaddr_ll。但是 OSE 不提供 sockaddr_ll 结构。但是它提供了 sockaddr ，我不知道我是否可以将其用于原始以太网帧？

struct sockaddr {
    unsigned short    sa_family;    // address family, AF_xxx
    char              sa_data[14];  // 14 bytes of protocol address
};

我也尝试使用NULL，sockaddr字段在调用sendto()时，发送失败。这让我想到了我的问题。我可以使用简单的 sockaddr 结构来填写目标 MAC 地址而不使用任何 IP 吗？那看起来怎么样？ （我还没有看到任何显示这一点的代码）。为什么我们甚至必须提供一个 sockaddr 结构？以太网数据缓冲区不是已经包含这些信息了吗？最后，在不为网络设备分配 IP 地址的情况下，我想要实现的目标是否可行？

我知道我正在尝试做的事情看起来很奇怪，但这是有原因的 :) 如果您能告诉我如何在不使用 sockaddr_ll的情况下完成此操作，我将非常高兴> 结构。

Answer 1

很抱歉之前的含糊回答。 这是我的完整答案。希望对您有所帮助。

回答您的问题：是的，您可以只使用 MAC 地址发送。

像这样声明套接字：

int sockfd = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)

发生错误时，作为套接字文件描述符的 sockfd 将返回 -1。

以太网帧的结构可以这样构造：

struct ethernet_msg{
        char destination_mac[6];
        char source_mac[6];
        char transport_protocol[2];
        char data1[6];
        char data2[6];
        char data3[8];
        char data4[8];
        char data5[8];
        char data6[2];
        char data7[2];
        char data8[6];
        char data9[4];
        char data10[6];
};
struct ethernet_msg my_msg = {
        {0x91, 0xe0, 0xf0, 0x01, 0x00, 0x00},//destination_mac
        {0x08, 0x00, 0x27, 0x90, 0x5f, 0xae},//source_mac
        {0x22, 0xf0},//transport_protocol
        {0xfc, 0x06, 0x00, 0x2c, 0x00, 0x00},//data1
        {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},//data2
        {0x08, 0x00, 0x27, 0xff, 0xfe, 0x90, 0x5f, 0xae},//data3
        {0xd8, 0x80, 0x39, 0xff, 0xfe, 0xd0, 0xac, 0xb5},//data4
        {0xd8, 0x80, 0x39, 0xff, 0xfe, 0xd0, 0x9b, 0xc8},//data5
        {0x00, 0x00},//data6
        {0x00, 0x00},//data7
        {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},//data8
        {0x00, 0x00, 0x00, 0x5f},//data9
        {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}//data10
};

注意我是如何在框架内放置不同长度的字符数组的。您可以根据需要进行设置。获取要发送的接口的 MAC 地址：

void get_interface_MAC(char interface_name[IFNAMSIZ], int sockfd)
{
        struct ifreq if_mac;
        memset(&if_mac, 0, sizeof(struct ifreq));
        strncpy(if_mac.ifr_name, interface_name, IFNAMSIZ-1);
        if (ioctl(sockfd, SIOCGIFHWADDR, &if_mac) < 0)
                perror("SIOCGIFHWADDR");
}

然后获取网络设备的索引：

/* Get the index of the interface to send on */
int get_interface_index(char interface_name[IFNAMSIZ], int sockfd)
{
        struct ifreq if_idx;
        memset(&if_idx, 0, sizeof(struct ifreq));
        strncpy(if_idx.ifr_name, interface_name, IFNAMSIZ-1);
        if (ioctl(sockfd, SIOCGIFINDEX, &if_idx) < 0)
                perror("SIOCGIFINDEX");

        return if_idx.ifr_ifindex;
}

socket_address.sll_ifindex = get_interface_index(interface_name, sockfd);
/* Address length*/
socket_address.sll_halen = ETH_ALEN;
/* Destination MAC */
memcpy(socket_address.sll_addr, avdecc_msg.destination_mac, ETH_ALEN);

然后最终通过套接字发送：

/* Send packet */
if (sendto(sockfd, &avdecc_msg, sizeof(avdecc_msg), 0, (struct sockaddr*)&socket_address, sizeof(struct sockaddr_ll)) < 0)
                printf("Send failed\n");

希望对您有所帮助。 我使用了这个link 并改进了代码来实现这一点。它对我有用。

Answer 2

据我所知，Enea OSE 带有这些标头

#include <sys/socket.h>
#include <netpacket/packet.h>

后者声明 struct sockaddr_ll 应该允许您将以太网数据包发送到类型的套接字

int sockfd = socket(AF_PACKET, type, protocol);

类型可以是SOCK_DGRAM 或SOCK_RAW（您需要自己创建以太网标头）。

我找不到以太网协议的正确标头。您需要在您的标头中搜索 ETH_* 定义并找到正确的以太网标头

Answer 3

我没有一个好的答案，但是在 Linux 中，当你绑定地址后，你可以使用 write。 那你为什么要使用 sendto() 呢？

首先在 Linux 中发送原始数据包（我不知道您的 RTOS，但您应该在该操作系统提供的包含文件中查找缺少的定义） 您需要在系统上成为 root 或使用 setcap 命令添加原始功能 例如：

sudo setcap 'CAP_NET_RAW+eip CAP_NET_ADMIN+eip' /path/to/your/executable

然后在你的程序中：

#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#include <sys/socket.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/if_ether.h>

int main()
{
    char* ifname = "eth0";
    unsigned char srcMac[6];
    unsigned char dstMac[6] = {0, 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0};
    int fd = socket( PF_PACKET, SOCK_RAW, htons( ETH_P_ALL ) );

     /* bind to interface */
    struct ifreq req;
    memset( &req, 0, sizeof( req ) );
    strcpy( (char*)req.ifr_name, (char*)ifname );

    if ( ioctl( fd, SIOCGIFINDEX, &req ) < 0 )
    {
        perror( "init: ioctl" );
        close( fd );
        return -1;
    }

    struct sockaddr_ll addr;
    memset( &addr, 0, sizeof( addr ) );
    addr.sll_family   = PF_PACKET;
    addr.sll_protocol = 0;
    addr.sll_ifindex  = req.ifr_ifindex;

    if ( bind( fd, (const struct sockaddr*)&addr, sizeof( addr ) ) < 0 )
    {
        perror( "init: bind fails" );
        close( fd );
        return -1;
    }

    if ( ioctl( fd, SIOCGIFHWADDR, &req ) < 0 )
    {
        perror( "init: ioctl SIOCGIFHWADDR" );
        close( fd );
        return -1;
    }

    /* store your mac address somewhere you'll need it! in your packet */
    memcpy( srcMac, (unsigned char*)req.ifr_hwaddr.sa_data, ETH_ALEN );

    int length = 60;
    unsigned char txPkt[ length ];
    unsigned char* pkt = txPkt;
    memset( txPkt, 0, sizeof( txPkt ) );

    //destination mac address
    memcpy( pkt, dstMac, 6 );
    pkt += 6;

    // source mac address
    memcpy( pkt, srcMac, 6 );
    pkt += 6;

    // add more data, like a type field!  etc

    int bytes = write( fd, txPkt, length );
}

当您编写原始数据包时，您必须自己输入 MAC 地址等。 FCS 可以省略（应由硬件处理），因此最小数据包大小为 60 字节，我相信您必须发送 60 字节。 如果您在传出卡上捕获，您将看不到 FCS。

我想你应该可以使用 sendto() 函数而不是 write 但请注意 struct sockaddr_ll 不包含任何目标信息，所以何必呢？