linux ip fragment,ip数据包分片函数ip_fragment分析

在网络传输过程中，由于网络链路的限制，IP数据报的大小可能会超过链路MTU（最大传输单元），因此需要将IP数据报分片以便在链路上传输。Linux内核提供了IP数据报分片的功能，具体实现在函数ip_fragment中。

ip_fragment函数的主要作用是将一个超过MTU的IP数据报分片，并将分片后的数据填充到新的IP数据报中。函数的参数包括原始IP数据报、MTU大小以及分片后的数据报链表。该函数的实现流程如下：

1. 检查数据包是否需要分片，如果不需要则直接返回原始数据包。

2. 检查数据包的长度是否合法，如果超过IP数据报最大长度（64KB），则返回错误。

3. 计算分片数目以及每个分片的长度。如果数据包长度正好是MTU的整数倍，则分片数目为1，否则需要多个分片。

4. 遍历每个分片，为每个分片创建一个新的IP数据报，并设置IP头部的各个字段，包括标志位、分片偏移量、长度等。

5. 将原始数据报的数据部分按照MTU大小进行分片，并将每个分片填充到新的IP数据报中，然后将新的IP数据报添加到分片链表中。

6. 返回分片链表。

需要注意的是，IP数据报分片过程中需要保证分片的顺序和完整性，以便接收端能够正确地重组数据报。在Linux内核中，分片数据报的重组过程由函数ip_defrag进行处理。

相关问题

linux c判断ip分片

在Linux C中，可以通过分析IP头部信息来判断是否有分片。

IP分片是将一个IP数据报拆分成几个较小的数据片段，这是为了适应网络传输的要求。那么如何判断一个IP数据包是否被分片了呢？

我们可以使用C语言中的socket编程来捕获网络数据包，并对IP头部进行解析。首先，需要创建一个原始套接字来捕获网络数据包。然后通过recvfrom函数来接收数据包，并对接收到的数据进行解析。

在解析IP头部时，可以通过结构体iphdr来获取IP头部的各个字段。其中，IP标志字段中的DF（Don't Fragment）位表示是否禁止分片。如果DF位为0，则表示允许分片；如果DF位为1，则表示禁止分片。

以下是一个简单的示例代码来判断IP数据包是否被分片：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUFFER_SIZE 4096

int main() {
    int sockfd;
    ssize_t len;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct iphdr *ip_header;

    // 创建原始套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP)) == -1) {
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接收网络数据包
    while (1) {
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        len = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);
        if (len == -1) {
            perror("recvfrom");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 解析IP头部
        ip_header = (struct iphdr *)buffer;

        // 判断是否分片
        if(ip_header->frag_off & htons(IP_DF)) {
            printf("IP数据包未分片\n");
        } else {
            printf("IP数据包已分片\n");
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

上述代码创建了一个原始套接字，然后在一个无限循环中不断接收网络数据包，并对每个数据包进行判断。根据IP头部的DF位来判断数据包是否被分片。如果DF位为0，则代表允许分片；如果DF位为1，则代表禁止分片。

通过这种方式，我们可以判断一个接收到的IP数据包是否经过了分片处理。

ip分片程序实现

IP分片是指将一个IP数据包划分成多个更小的数据包，以便在网络上进行传输。下面是一个简单的IP分片程序的实现。

首先，我们需要定义IP分片的头部信息，包括版本号、头部长度、服务类型、总长度、标识符、标志位、片偏移、TTL、协议、头部校验和、源IP地址和目的IP地址等字段。

struct ip_header {
    unsigned char version;
    unsigned char header_length;
    unsigned char service_type;
    unsigned short total_length;
    unsigned short identification;
    unsigned short flags_and_offset;
    unsigned char ttl;
    unsigned char protocol;
    unsigned short checksum;
    unsigned int source_ip;
    unsigned int dest_ip;
};

接下来，我们可以编写一个IP分片函数，将一个IP数据包分成多个更小的数据包。这个函数需要输入原始数据包的指针，以及每个分片的最大长度。函数会返回一个指向分片后数据包的数组的指针，以及分片数目。

int ip_fragment(char* packet, int packet_length, int max_fragment_length, char*** fragments) {
    struct ip_header* header = (struct ip_header*)packet;
    int total_length = ntohs(header->total_length);
    int num_fragments = (total_length + max_fragment_length - 1) / max_fragment_length;
    *fragments = (char**)malloc(num_fragments * sizeof(char*));
    for (int i = 0; i < num_fragments; i++) {
        int fragment_length = max_fragment_length;
        if (i == num_fragments - 1) {
            fragment_length = total_length - i * max_fragment_length;
        }
        char* fragment = (char*)malloc(fragment_length);
        memcpy(fragment, packet + i * max_fragment_length, fragment_length);
        (*fragments)[i] = fragment;
    }
    return num_fragments;
}

最后，我们需要在发送数据包的时候，将分片后的数据包按照顺序发送，并设置标志位和片偏移字段，以便接收方可以重新组装数据包。

以上是一个简单的IP分片程序的实现。需要注意的是，在实际的网络应用中，IP分片可能会影响网络性能和可靠性，因此应该尽量避免使用IP分片。