linux - 如何提取以太网 II 帧的有效载荷/数据？

Question

我正在尝试使用 golang 在用户空间中实现 UDP 协议(protocol)。我已经达到了能够获取原始以太网 II 数据包的程度。

我的代码看起来像这样:

type EthernetFrame struct {
    SrcAddress  []byte
    DestAddress []byte
    EtherType   []byte
    Payload     []byte
    CRC         []byte
}

func ReadEthernetPackets(ethernetSocket int) EthernetFrame {
    dataBytes := make([]byte, 1518)
    syscall.Read(ethernetSocket, dataBytes)
    return EthernetFrame {
        SrcAddress:  dataBytes[0:6],
        DestAddress: dataBytes[6:12],
        EtherType:   dataBytes[12:14],
        Payload:     dataBytes[14:1515],
        CRC:         dataBytes[1515:1518],
    }
}

我在这里( https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ethernet_Type_II_Frame_format.svg)看到以太网 II 帧的长度可以在 64 到 1518 字节之间，但是由于 header 中没有字段说明有效载荷长度，我只是假设所有帧的长度为 1518，在这种情况下，理论上我的代码应该可以工作。但由于帧大多以不同的长度到达，我的假设失败了。
如何解析接收到的字节并仅获取有效负载？ dataBytes 我应该保留什么？长度为？

Answer 1

每个互联网数据包存在于以下层:

L2 - 数据链路(例如 Mac 地址、以太网类型、VLAN...)

L3 - 网络(例如 IPv4/IPv6/...)

L4 - 传输(例如 UDP/TCP/...)

L5 - 有效载荷
有些人将 L5 划分为三个不同的层(L5、L6 和 L7，分别是 session 、表示和应用程序)。
更多细节可以在 wiki OSI Moudel 中找到!

对于 L2，因为您期望 IPv4(不是 IPv6，对吗？):

EthernetFrame {
  Dest Mac Addr,  # Len is 6 B
  Src Mac Addr,   # Len is 6 B
  EtherType,      # Len is 2 B - This value will be 0x0800
}

如果这是 IPv4，那么 EtherType==0x0800如果 EtherType==0x8100 ，那么这是 VLAN，然后在此之后期望读取另一个 2 B 用于 VLAN 数据 PCP/DEI/VID - more about VLAN !
所以你的数据包看起来像:

EthernetFrame {
  Dest Mac Addr,  # Len is 6 B - Some Dest Mac
  Src Mac Addr,   # Len is 6 B - Some Src  Mac
  EtherType,      # Len is 2 B - 0x8100 - VLAN
  VlanData,       # Len is 2 B - VLAN Data - DEI / PCP / VID
  EtherType       # Len is 2 B - Again, need to parse...
}

现在如果第二个 EtherType==0x0800那么下一层(L3 - 网络)是 IPv4。
More about ethertype

L3 - 网络层 - 来自 wiki https://en.wikipedia.org/wiki/IPv4 ?
由于这个 IPv4，所以 L3 长度固定为 5 B(40 位)，除非 IHL > 5。

Version               - 4 b
IHL                   - 4 b
DSCP                  - 6 b
ECN                   - 2 b
Total Len             - 16 b - Include header + data
Identification        - 16 b
Flags                 - 3 b
Fragment offset       - 13 b
TTL (Time to Live)    - 8 b
Protocol              - 8 b (for next Layer parse, in your case will be UDP with 0x11)
Header Checksum       - 16 b
Src IP Addr           - 32 b
Dest IP Addr          - 32 b

上面的数据包描述了 IPv4 数据包，以防 IHL<=4 .否则，就 IHL len 将选项尾添加到数据包中。

在这个阶段，您知道总长度，并且第 4 层是 UDP。
查看维基 https://en.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol ?
L4 看起来像 - 对于 UDP(TCP 不同，其他协议(protocol)不同..):

Source prot   - 2 B
Dest port     - 2 B
Length        - 2 B
Checksum      - 2 B

总结一下——需要:

从L2开始，了解什么是ethertype，并以此为基础解析L3

在 L3 上，需要学习所有总长度和 L4 协议(protocol)类型(例如 UDP 或 TCP)。

在 L4 上，需要学习 len(你也从 L3 知道它!!!)。

解析载荷!!

如果没有 VLAN 或 IPv4 以外的任何其他以太网类型，并且 IHL<=4
然后payload从 14 + 20 + 8开始

14 B 用于 L2

20 B 用于 L3

8 B 用于 L4

祝你好运!