最近看了下udhcp的源代码，其中会根据LISTEN_MODE建立不同的socket进行通信，一个是普通的传输层UDP套接字，另外一个是链路层的套接字，由于本人才疏学浅，所以在网上搜罗了一下有关链路层套接字的东东，在此记录一下。
链路层套接字也叫原始套接字（raw packet），可以接收网卡上的数据帧，换句话说是直接从网卡上拿数据，可以今夕流量统计和分析，socket的建立有一下几种：
socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP|IPPROTO_UDP|IPPROTO_ICMP)
发送和接收IP数据包，该套接字可以接收协议类型为(tcp udp icmp等)发往本机的ip数据包，不能收到非发往本地ip的数据包(ip软过滤会丢弃这些不是发往本机ip的数据包)，不能收到从本机发送出去的数据包，发送的话需要自己组织tcp udp icmp等头部，可以setsockopt来自己包装ip头部，这种套接字用来写个ping程序比较适合
socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))
发送和接收以太网数据帧，接收发往本地mac的数据帧，接收从本机发送出去的数据帧(第3个参数需要设置为ETH_P_ALL)，接收非发往本地mac的数据帧(网卡需要设置为promisc混杂模式)。
ETH_P_IP 0x800 只接收发往本机mac的ip类型的数据帧
ETH_P_ARP 0x806 只接受发往本机mac的arp类型的数据帧
ETH_P_RARP 0x8035 只接受发往本机mac的rarp类型的数据帧
ETH_P_ALL 0x3 接收发往本机mac的所有类型ip arp rarp的数据帧， 接收从本机发出的所有类型的数据帧。(混杂模式下，会接收到非发往本地mac的数据帧)
发送的时候需要自己组装以太网数据帧，所有相关的地址使用struct sockaddr_ll 而不是struct sockaddr_in(因为协议簇是PF_PACKET不是AF_INET了)，比如发送给某个机器，对方的地址需要使用struct sockaddr_ll。
socket(AF_PACKET, SOCK_DGRAM, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))
发送接收以太网数据帧（不包括以太网头部）。与socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL))功能类似，但是不包括以太网头部，与第一种的区别是，他可以收取非IP协议的数据包
1.原始套接字的一般流程：当收到一个数据包时，（1）网卡首先对其进行硬过滤，（根据网卡的不同模式会有不同的动作，例如网卡如果设置为混杂模式的话，则对数据帧不做任何处理，直接交给下一层。否则对发往非本机的MAC或者广播MAC进行过滤）。如果成功通过则会进入IP层，在进入IP层之前系统会检查系统中是否有通过socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, ..)创建的套接字。如果有的话并且协议相符，在这个例子中就是需要ETH_P_IP或者ETH_P_ALL类型，系统就给每个这样的socket接收缓冲区发送一个数据帧拷贝，然后进入再IP层。（2）进入了IP层(ip层会对该数据包进行软过滤，就是检查校验或者丢弃非本机IP或者广播IP的数据包等)，如果成功通过的话会进入UDP层。但是在进入UDP层之前，系统会检查系统中是否有通过socket(AF_INET, SOCK_RAW, ..)创建的套接字。如果有的话并且协议相符，如上面的IPPROTO_UDP类型。系统就给每个这样的socket接收缓冲区发送一个数据帧拷贝，然后进入下一步。
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链路层原始套接字编程
1、链路层原始套接字创建方法：socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(protocol))，其中protocal参数为关心的协议类型。
2、将网卡设置混杂模式，使网卡将收到的所有包（包括组播和广播）都转发给操作系统。代码如下：
struct ifreq ifr;
strcpy(ifr.ifr_name, if_name);
ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr);
ifr.ifr_flags |= IFF_PROMISC;
ioctl(fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr);
3、对于多网卡系统，操作系统在收包时不区分是从哪个网卡收到的，统一转发给用户进程socket，特别的，当用户进程创建了原始套接字socket，那么操作系统在转发消息时，将从网卡收到的buf复制给所有的、关心的原始套接字。
4、可通过bind函数将创建的原始套接字绑定到指定的addr，addr的实际类型为struct sockaddr_ll，绑定时需要设置sll_family，sll_protocol，sll_ifindex这几个参数。其中，sll_ifindex为指定的接口名称的索引，可通过ioctl函数获取ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifr);
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
struct sockaddr_ll{
unsigned short int sll_family;
unsigned short int sll_protocol;
int sll_ifindex;
unsigned short int sll_hatype;
unsigned char sll_pkttype;
unsigned char sll_halen;
unsigned char sll_addr[8];
};包括以太网头和协议内容。其中dest_addr参数必须设置，与应用层sendto函数指定目的地址不同，链路层发送时需要指定将buf从本机的哪个网卡发送出去。同样，实际类型为struct sockaddr_ll，只需要设置sll_ifindex参数即可。
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
6、recvfrom函数在接收数据时，如果本机的任意一个网卡设置了混杂模式，那么这个函数都能收到链路层包，除非sockfd采用bind函数绑定了网卡。如果绑定的网卡设置了混杂模式，则只能收到发往本网卡包（包括组播包和广播包等）。其中，src_addr为发送包的源地址。
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
7、应用层socket通过（源IP、源端口、目的IP、目的端口）四元组来确定socket对应的进程，操作系统在转发包时能够确定唯一的进程ID；而原始套接字socket没有端口的概念，所以只能通过（源IP、目的IP）或（源MAC、目的MAC）二元组来区分不同的进程。ping程序通过在协议字段里添加进程ID来区分；
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SOCK_RAW类型的套接字在发送的时候需要自己加上一个MAC头部（其类型定义在linux/if_ether.h中，ethhdr），另一种是SOCK_DGRAM类型，它是已经进行了MAC层头部处理的，即收上的帧已经去掉了头部，而发送时也无须用户添加头部字段。
Sockaddr_ll结构如下：
接口的sll_ifindex值可以通过ioctl获得，如下面是获得名字为“eth0”的接口的索引号
strcpy(ifr.ifr_name,'eth0');
ioctl(fd_packet,SIOCGIFINDEX,&ifr);
取得的值保存在ifr结构体的ifr_ifindex中，ifr结构类型为“struct ifreq”
要获得接口的物理地址同样使用ioctl可以得到
ioctl(fd_packet,SIOCGIFHWADDR,&ifr);
以数据形式保存在ifr的ifr_hwaddr.sa_data中。
