将套接字绑定到非临时端口范围内的空闲端口

Question

众所周知，为了将套接字 fd 绑定到随机空闲端口，您将 0 作为 sockaddr_in.sin_port 传递给 bind。但是，这似乎总是从临时端口范围内分配一个端口，如下面的程序 [*] 所示。

我的问题是，有没有一种 [干净的] 方法可以从 非临时 端口范围获取随机端口？

[*]

#include <fstream>
#include <iostream>

#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[]) {
  fstream ports("/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range", fstream::in);
  int eMin, eMax; ports >> eMin >> eMax;
  cout << "ephemeral range: [" << eMin << ", " << eMax << "]" << endl;
  for (int i = 0; i < 100; ++i) {
    int fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    sockaddr_in addr;
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    socklen_t addrlen = sizeof(addr);
    bind(fd, (sockaddr*)(&addr), addrlen);
    getsockname(fd, (sockaddr*)(&addr), &addrlen);
    uint16_t port = ntohs(addr.sin_port);
    bool within = (port >= eMin) && (port <= eMax);
    cout << "port " << port << " " << (within ? "in" : "out") << endl;
    close(fd);
  }
  return 0;
}

附：现在我正在使用的解决方法是从非临时端口范围显式传递一个随机端口号为sockaddr_in.sin_port，尝试绑定到它，如果绑定操作失败，则重复冲洗。但这感觉像是在模仿系统应该提供的东西。

Answer 1

现在我正在使用的解决方法是从非临时端口范围显式传递一个随机端口号为sockaddr_in.sin_port，尝试绑定到它，如果绑定操作失败则冲洗重复。但这感觉像是在模仿系统应该提供的东西。

遗憾的是，这正是您需要做的。没有标准或特定于平台的 API 可用于从一系列非临时端口中选择可用的随机端口。操作系统只知道 临时 端口，因为该范围是其网络配置的一部分。

Answer 2

典型 TCP/IP 堆栈中的源端口分配并不是特别复杂。至少 BSD TCP/IP 堆栈相当简单。如果您显式绑定到特定端口号，则堆栈要么允许，要么不允许。如果您不绑定到特定地址，堆栈会从临时端口范围分配一个。至少在 BSD 堆栈中，自动端口分配总是发生在临时端口范围内。我怀疑 TCP/IP 堆栈在 Linux 中的行为与标准的 bind() 行为非常相似。

Answer 3

我的回答假设您的问题中的 non-ephemeral 是指特权端口范围 1-1024。如果您指的是其他范围，请相应地调整命令中的数字。

在 Linux 上，您可以非常“干净”地执行此操作，但它会对 所有 本地应用程序生效。我确实意识到，严格来说，这只会使这个新范围成为临时端口范围......

awk '{print $2}' /etc/services |awk -F"/" '{if ($1 && $1 < 1025) print $1}'|tr '\n' ', '|sudo tee /proc/sys/net/ipv4/ip_local_reserved_ports > /dev/null
echo "1 1024"|sudo tee /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range >/dev/null

第一行将可能正在使用的特权端口添加到选择中未使用的端口列表中。第二行将本地端口选择的范围设置为 1-1024。

如果您希望它是特定于应用程序的，我无法帮助您。也许使用网络命名空间和该应用程序的专用接口可能是可能的，但我不知道具体如何。