struct ethhdr结构体详解

    在linux系统中，使用struct ethhdr结构体来表示以太网帧的头部。这个struct ethhdr结构体位于#include之中。

#define ETH_ALEN 6  //定义了以太网接口的MAC地址的长度为6个字节

#define ETH_HLAN 14  //定义了以太网帧的头长度为14个字节

#define ETH_ZLEN 60  //定义了以太网帧的最小长度为 ETH_ZLEN + ETH_FCS_LEN = 64个字节

#define ETH_DATA_LEN 1500  //定义了以太网帧的最大负载为1500个字节

#define ETH_FRAME_LEN 1514  //定义了以太网正的最大长度为ETH_DATA_LEN + ETH_FCS_LEN = 1518个字节

#define ETH_FCS_LEN 4   //定义了以太网帧的CRC值占4个字节


struct ethhdr
{
    unsigned char h_dest[ETH_ALEN]; //目的MAC地址
    
    unsigned char h_source[ETH_ALEN]; //源MAC地址
    
    __u16 h_proto ; //网络层所使用的协议类型
}__attribute__((packed))  //用于告诉编译器不要对这个结构体中的缝隙部分进行填充操作；

网络层所使用的协议类型有(常见的类型)：

#define  ETH_P_IP 0x0800 //IP协议

#define  ETH_P_ARP 0x0806  //地址解析协议(Address Resolution Protocol)

#define  ETH_P_RARP 0x8035  //返向地址解析协议(Reverse Address Resolution Protocol)

#define  ETH_P_IPV6 0x86DD  //IPV6协议

static inline struct ethhdr *eth_hdr(const struct sk_buff *skb)

{

     return (struct ethhdr *)skb_mac_header(skb);

}

//MAC地址的输出格式。 "%02x"所表示的意思是：以16进制的形式输出，每一个16进制字符占一个字节

#define MAC_FMT  "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x" 

#define MAC_BUF_LEN 18 //定义了用于存放MAC字符的缓存的大小

#define DECLARE_MAC_BUF(var)  char var[MAC_BUF_LEN] //定义了一个MAC字符缓存

    1.创建一个以太网头结构体struct ethhdr:

     int eth_header(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,

                 u16 type, void *daddr, void *saddr, unsigned len)

      EXPORT_SYMBOL(eth_header);

     skb : 将要去修改的struct sk_buff；

     dev : 原网络设备

     type: 网络层的协议类型

     daddr:目的MAC地址

     saddr:源MAC地址

     len  :一般可为0

int eth_header(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev, u16 type, void *daddr, void *saddr, int len)
{
    //将skb->data = skb->data + ETH_ALEN;
    struct ethhdr *eth = (struct ethhdr*)skb_push(skb, ETH_ALEN);
    
    if(type != ETH_P_802_3)
       eth->proto = htons(type); // htons()将本地类型转换为网络类型
     else
       eth->proto = htons(len);
    
    //如果 saddr = NULL的话，以太网帧头中的源MAC地址为dev的MAC地址   
    if(!saddr)
       saddr = dev->dev_addr;
    memcpy(eth->saddr, saddr, ETH_ALEN);
    
    if(daddr)
    {
       memcpy(eth->daddr, daddr, ETH_ALEN);
       return ETH_HLEN ; //返回值为14
    }
    
    return -ETH_HLEN;
}

   

    2.判断一个网络设备正在接受的struct sk_buff中的网络层所使用的协议类型：

      __be16 eth_type_trans(struct sk_buff *skb,

                             struct net_device *dev);

     EXPORT_SYMBOL(eth_type_trans);

     skb : 为正在接收的数据包；

     dev : 为正在使用的网络设备；

     返回值：为网络字节序列，所以要使用ntohs()进行转换；

__be16 eth_type_trans(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    struct ethhdr *eth;
    
    skb->dev = dev;
    eth = eth_hdr(skb);
    
    if(netdev_uses_dsa_tags(dev))
         return htons(ETH_P_DSA);
         
    if(netdev_uses_trailer_tags(dev))
         return htons(ETH_P_TRAILER);
         
    if( ntohs(eth->h_proto) >= 1536 )
         return eth->h_proto;   
}

    3.从一个数据包(struct sk_buff)中提取源MAC地址：

    int eth_header_parse(struct sk_buff *skb, u8 *haddr)

    EXPORT_SYMBOL(eth_header_parse);

    skb : 接收到的数据包；

    haddr : 用于存放从接收的数据包中提取的硬件地址；

int eth_header_parse(struct sk_buff *skb, u8 *haddr)
{
   struct ethhdr *eth = eth_hdr(skb);
   memcpy(haddr, eth->h_source, ETH_ALEN); //可知haddr中存放的是源MAC地址；
   return ETH_ALEN;
}

   

    4.在struct ethhdr中MAC地址为6个字节，并不是我们常见的MAC字符串地址，那么如果将6字节的MAC地址转化为我们常见的MAC字符串地址，使用下面这个函数：

    char *print_mac(char *buffer, const unsigned char *addr);

    EXPORT_SYMBOL(print_mac);

    buffer : 为MAC字符串地址存放的地方；

    addr   : 为6字节MAC地址；

char *print_mac(char *buffer, const unsigned char *addr)
{
   // MAC_BUF_SIZE = 18
   // ETH_ALEN = 6
   _format_mac_addr(buffer, MAC_BUF_SIZE, addr, ETH_ALEN);
   
   return buffer;
}

   

      5.重新设置一个网络设备的MAC地址：

     int eth_mac_addr(struct net_device *dev, void *p);

     EXPORT_SYMBOL(eth_mac_addr);

     dev : 为将要被设置的网络设备；

     p   : 为socket address;

int eth_mac_addr(struct net_device *dev, void *p)
{
    struct sockaddr *addr = p;
    
    //用于判断网络设备是否正在运行
    if(netif_running(dev))
       return -EBUSY;
       
    if( !is_valid_ether_addr(addr->sa_data) )
       return -ETHADDRNOTAVAIL;
     
    memcpy(dev->dev_addr, addr->sa_data, ETH_ALEN);
    return 0;
}

    

      6.对一个struct net_device以太网网络设备进行初始化：

      void ether_setup(struct net_device *dev);

      EXPORT_SYMBOL(ether_setup);

    7.分配一个以太网网络设备，并对其进行初始化：

      struct net_device *alloc_etherdev_mq(int sizeof_priv,

                       u32 queue_count)

      EXPORT_SYMBOL(alloc_etherdev_mq);

struct net_device *alloc_etherdev_mq(int sizeof_priv, unsigned int queue_count)
{
   // ether_setup为对分配的struct net_device进行初始化的函数；
   //这个ether_setup是内核的导出函数，可以直接使用；
    return alloc_netdev_mq(sizeof_priv, "eth%d", ether_setup, queue_count);
}

#define alloc_etherdev(sizeof_priv)  alloc_etherdev_mq(sizeof_priv, 1)

     下面的这些函数用于struct ethhdr中的MAC地址的判断：

   

    1.int is_zero_ether_addr(const u8 *addr);

          用于判断一个MAC地址是否为零；

static inline int is_zero_ether_addr(const u8 *addr)
{
   return !(addr[0] | addr[1] | addr[2] | addr[3] | addr[4] | addr[5]);
}

     2.int is_multicast_ether_addr(const u8 *addr)

           用于判断addr中的MAC地址是否是组播MAC地址；

static inline int is_multicast_ether_addr(const u8 *addr)
{
   //组播MAC地址的判断方法：如果一个MAC地址的最低一位是1的话，则这个MAC地址为组播MAC地址；
    return (0x01 & addr[0]); 
}

      3.int is_broadcast_ether_addr(const u8 *addr)

            用于判断addr中的MAC地址是否是广播地址；

static inline int is_broadcast_ether_addr(const u8 *addr)
{
    return ( addr[0] & addr[1] & addr[2] & addr[3] & addr[4] & addr[5] ) == 0xff;
}

    

      4. int is_valid_ether_addr(const u8* addr)

             用于判断addr中的MAC地址是否是有效的MAC地址；

static inline int is_valid_ether_addr(const u8 *addr)
{
   //既不是组播地址，也不为0的MAC地址为有效的MAC地址；
   return !is_multicast_ether_addr(addr) && !is_zero_ether_addr(addr);
}

      5. void random_ether_addr(u8 *addr)

             用于软件随机产生一个MAC地址，然后存放与addr之中；

static inline void random_ether_addr(u8 *addr)
{
     get_random_bytes(addr, ETH_ALEN);
     addr[0] & = 0xfe;
     addr[0] |= 0x02; // IEEE802本地MAC地址
}

      6.int is_local_ether_addr(const u8 *addr)

           用于判断addr中MAC地址是否是IEEE802中的本地MAC地址。

static inline int is_local_ether_addr(const u8 *addr)
{
    return (0x02 & addr[0]);
}

   关于IEEE802 MAC地址的须知：

　 IEEE802 LAN6字节MAC地址是目前广泛使用的LAN物理地址。IEEE802规定LAN地址字段的第一个字节的最低位表示I/G（Individual /Group）比特，即单地址/组地址比特。当它为“0”时，表示它代表一个单播地址，而这个位是“1”时，表示它代表一个组地址。
　　IEEE802规定LAN地址字段的第一个字节的最低第二位表示G/L（Globe/Local）比特，即全球/本地比特。当这个比特为“0”时，表 示全球管理，物理地址是由全球局域网地址的法定管理机构统一管理，全球管理地址在全球范围内不会发生地址冲突。当这个比特为“1”时，就是本地管理，局域 网管理员可以任意分配局部管理的网络上的地址，只要在自己网络中地址唯一不产生冲突即可，对外则没有意义，局部管理很少使用。
　　在6个字节的其他46个比特用来标识一个特定的MAC地址，46位的地址空间可表示约70万亿个地址，可以保证全球地址的唯一性。  

 

     7.unsigned compare_ether_addr(const u8 *addr1, const u8 *addr2)

           用于比较两个MAC地址是否相等，相等返回0，不相等返回1；

static inline unsigned compare_ether_addr(const u8 *addr1, const u8 *addr2)
{
    const u16 *a = (const u16*)addr1;
    const u16 *b = (const u16*)addr2;
    
    return ( (a[0] ^ b[0]) | (a[1] ^ b[1]) | (a[2] ^ b[2]) ) != 0;
}

     以上的所有的函数可以通过 #include头文件，来直接使用。

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