Книга: UNIX: разработка сетевых приложений

27.5. Параметры транзитных узлов и параметры получателя IPv6

27.5. Параметры транзитных узлов и параметры получателя IPv6

Параметры для транзитных узлов и параметры получателя IPv6 имеют одинаковый формат, показанный на рис. 27.3. Восьмиразрядное поле следующий заголовок (next header) идентифицирует следующий заголовок, который следует за данным заголовком. Восьмиразрядное поле длина заголовка расширения (header extension length) содержит длину заголовка расширения в условных единицах (1 у.e. = 8 байт), но не учитывает первые 8 байт заголовка. Например, если заголовок занимает всего 8 байт, то значение поля длины будет равно нулю. Если заголовок занимает 16 байт, то соответственно значение этого поля будет равно 1, и т.д. Оба заголовка заполняются таким образом, чтобы длина каждого была кратна 8 байтам. Это достигается либо с помощью параметра pad1, либо с помощью параметра padN, которые мы вскоре рассмотрим.

Рис. 27.3. Формат параметра для транзитных узлов и параметра получателя

Заголовок параметра транзитных узлов и заголовок параметра получателя могут содержать произвольное количество отдельных параметров, как показано на рис. 27.4.

Рис. 27.4. Формат отдельных параметров, входящих в заголовок параметра транзитных узлов и заголовок параметра получателя

Этот формат иногда называется TLV, так как для каждого отдельного параметра указывается его тип, длина и значение (type, length, value). Восьмиразрядное поле типа (type) указывает тип параметра. В дополнение к этому два старших разряда указывают, что именно узел IPv6 будет делать с этим параметром в том случае, если он не сможет в нем разобраться:

? 00 — пропустить параметр и продолжить обработку заголовка.

? 01 — игнорировать пакет.

? 10 — игнорировать пакет и отослать отправителю сообщение об ошибке ICMP типа 2 (см. табл. А.6), независимо от того, является ли адрес получателя пакета групповым адресом.

? 11 — игнорировать пакет и отослать отправителю сообщение об ошибке ICMP типа 2 (см. табл. А.6) но только в том случае, если адрес получателя пакета не является адресом многоадресной передачи.

Следующий разряд указывает, могут ли меняться данные, входящие в этот параметр, в процессе передачи пакета.

? 0 — данные параметра не могут быть изменены.

? 1 — данные параметра могут быть изменены.

Оставшиеся пять младших разрядов задают сам параметр. Заметьте, что код параметра определяется всеми восемью битами, младших пяти битов для этого недостаточно. Однако значения параметров выбираются таким образом, чтобы обеспечивать уникальность младших пяти битов как можно дольше.

8-разрядное поле длины задает длину данных этих параметров в байтах. Длина поля типа и длина самого поля длины не входят в это значение.

Два параметра заполнения (pad options) определены в RFC 2460 [27] и могут быть использованы как в заголовке параметров для транзитных узлов, так и в заголовке параметров получателя. Один из параметров транзитных узлов — параметр размера увеличенного поля данных (jumbo pay load length option) — определен в RFC 2675 [9]. Ядро генерирует этот параметр по мере необходимости и обрабатывает при получении. Новый параметр увеличенного объема данных для IPv6, аналогичный параметру извещения маршрутизатора (router alert), описан в RFC 2711 [87]. Эти параметры изображены на рис. 27.5. Есть и другие параметры (например, для Mobile-IPv6), но мы их на рисунке не показываем.

Рис. 27.5. Параметры IPv6 для транзитных узлов

Параметр pad1 — это единственный параметр, для которого не указывается длина и значение. Его назначение — вставка одного пустого байта для заполнения. Параметр padN используется, когда требуется вставить 2 или более байта заполнения. Для 2 байт заполнения длина параметра будет иметь нулевое значение, а сам параметр будет состоять из поля типа и поля длины. В случае 3 байт заполнения длина будет равна 1, а следом за полем длины будет стоять один нулевой байт. Параметр размера увеличенного поля данных допускает увеличение поля размера дейтаграмм до 32 бит и используется, когда 16-разрядное поле размера, показанное на рис. А.2, оказывается недостаточно большим.

Мы показываем эти параметры схематически, потому что для всех параметров получателя и транзитных узлов действует так называемое условие выравнивания (alignment requirement), записываемое как xn + y. Это означает, что сдвиг данного параметра относительно начала заголовка равен числу, n раз кратному x байтам, к которому добавлено у байтов (то есть величина сдвига в байтах равна xn + y). Например, условие выравнивания для параметра размера увеличенного поля данных записывается как 4n + 2. Это означает, что 4-байтовое значение параметра (длина размера увеличенного поля данных) будет выровнено по 4-байтовой границе. Причина, по которой значение y для этого параметра равно 2, заключается в том, что параметры транзитных узлов и получателя начинаются именно с двух байтов — один байт используется для указания типа, другой — для указания длины (см. рис. 27.4). Для параметра уведомления маршрутизатора условие выравнивания записывается как 2n + 0, благодаря чему 2-байтовое значение параметра оказывается выровненным по 2-байтовой границе.

Параметры транзитных узлов и параметры получателя обычно задаются как вспомогательные данные в функции sendmsg и возвращаются функцией recvmsg также в виде вспомогательных данных. От приложения не требуется никаких специальных действий для отправки этих параметров — нужно только задать их при вызове функции sendmsg. Но для получения этих параметров должен быть включен соответствующий параметр сокета: IPV6_RECVHOPOPTS для параметра транзитных узлов и IPV6_RECVDSTOPTS для параметров получателя. Например, чтобы можно было получить оба параметра, нужен следующий код:

const int on = 1;
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IPV6, IPV6_RECVHOPOPTS, &on, sizeof(on));
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IPV6, IPV6_RECVDSTOPTS, &on, sizeof(on));

На рис. 27.6 показан формат объектов вспомогательных данных, используемый для отправки и получения параметров транзитных узлов и параметров получателя.

Рис. 27.6. Объекты вспомогательных данных, используемые для параметров транзитных узлов и параметров получателя

Чтобы уменьшить объем дублированного кода, определены семь функций, которые создают и обрабатывают эти вспомогательные объекты данных. Следующие четыре функции формируют отправляемый параметр.

#include <netinet/in.h>
int inet6_opt_init(void *extbuf, socklen_t extlen);
Возвращает: количество байтов для размещения пустого заголовка расширения, -1 в случае ошибки
int inet6_opt_append(void *extbuf, socklen_t extlen,
 int offset, uint8_t type, socklen_t len, uint_t align, void **databufp);
Возвращает: длину расширяющего заголовка после добавления параметра, -1 в случае ошибки
int inet6_opt_finish(void *extbuf, socklen_t extlen, int offset);
Возвращает: длину законченного заголовка расширения, -1 в случае ошибки
int inet6_opt_set_val(void *databuf, int offset,
 const void *val, socklen_t vallen);
Возвращает: новое смещение в буфере databuf

Функция inet6_opt_init возвращает количество байтов, необходимое для данного параметра. Если аргумент extbuf не является нулевым указателем, функция инициализирует заголовок расширения. Значение -1 возвращается при аварийном завершении работы в том случае, если аргумент extlen не кратен 8. (Все заголовки параметров транзитных узлов и получателя в IPv6 должны быть кратны 8.)

Функция inet6_opt_append возвращает общую длину заголовка расширения после добавления указанного при вызове параметра. Если аргумент extbuf не является нулевым указателем, функция дополнительно выполняет инициализацию параметра и вставляет необходимое заполнение. Значение -1 возвращается в случае аварийного завершения работы, если параметр не помещается в выделенный буфер. Аргумент offset представляет собой текущую полную длину, то есть значение, возвращенное при предыдущем вызове inet6_opt_append или inet6_opt_init. Аргументы type и len задают тип и длину параметра, они копируются непосредственно в его заголовок. Аргумент align указывает условие выравнивания, то есть значение x из выражения xn + y. Значение у вычисляется по align и len, поэтому указывать его явным образом необходимости нет. Аргумент databufp представляет собой адрес будущего указателя на значение параметра. Значение параметра копируется вызывающим процессом при помощи функции inet6_opt_set_val или любым другим методом.

Для завершения расширяющего заголовка вызывается функция inet6_opt_finish, которая добавляет в заголовок заполнение, делая его длину кратной 8 байтам. Как и раньше, заполнение добавляется в буфер только в том случае, если аргумент extbuf представляет собой непустой указатель. В противном случае функция вычисляет обновленное значение длины. Подобно inet6_opt_append, аргумент offset задает текущую полную длину (значение, возвращаемое inet6_opt_append и inet6_opt_init). Функция inet6_opt_finish возвращает полную длину возвращаемого заголовка или -1, если требуемое заполнение не помещается в предоставленный буфер.

Функция inet6_opt_set_val копирует значение параметра в буфер данных, возвращаемый inet6_opt_append. Аргумент databuf представляет собой указатель, возвращаемый inet6_opt_append. Аргумент offset представляет собой текущую длину внутри параметра, его необходимо инициализировать нулем для каждого параметра, а затем использовать возвращаемые inet6_opt_set_val значения по мере построения параметра. Аргументы val и vallen определяют значение для копирования в буфер значения параметра.

Предполагается, что с помощью этих функций вы будете делать два прохода по списку параметров, которые вы предполагаете вставить: во время первого прохода будет вычисляться требуемая длина буфера, а во время второго прохода — выполняться фактическое построение буфера параметра. При первом проходе нужно вызвать inet6_opt_init, inet6_opt_append (один раз для каждого параметра) и inet6_opt_finish, передавая нулевой указатель и 0 в качестве аргументов extbuf и extlen соответственно. Затем можно динамически выделить буфер, использовав в качестве размера значение, возвращенное inet6_opt_finish. Этот буфер будет передаваться в качестве аргумента extbuf при втором проходе. Во время второго прохода вызываются функции inet6_opt_init и inet6_opt_append. Копирование значений параметров может выполняться как «вручную», так и при помощи функции inet6_opt_set_val. Наконец, мы должны вызвать inet6_opt_finish. Альтернативный вариант действий состоит в выделении буфера достаточно большого размера для нашего параметра. В этом случае первый проход можно не выполнять. Однако если изменение параметров приведет к переполнению выделенного буфера, в программе возникнет ошибка.

Оставшиеся три функции обрабатывают полученный параметр.

#include <netinet/in.h>
int inet6_opt_next(const void *extbuf, socklen_t extlen,
int offset, uint8_t *typep, socklen_t *lenp, void **databufp);
Возвращает: смещение следующего параметра, -1 в случае достижения конца списка параметров или в случае ошибки
int inet6_opt_find(const void *extbuf, socklen_t extlen,
int offset, uint8_t type, socklen_t *lenp, void **databufp);
Возвращает: смещение следующего параметра, -1 в случае достижения конца списка параметров или в случае ошибки
int inet6_opt_get_val(const void *databuf, int offset, void *val, socklen_t vallen);
Возвращает: новое значение смещения внутри буфера databuf

Функция inet6_opt_next обрабатывает следующий параметр в буфере. Аргументы extbuf и extlen определяют буфер, в котором содержится заголовок. Как и у inet6_opt_append, аргумент offset представляет собой текущее смещение внутри буфера. При первом вызове inet6_opt_next значение этого аргумента должно быть равно нулю, а при всех последующих — значению, возвращенному при предыдущем вызове функции. Аргументы typep, lenp и databufp предназначены для возвращения функцией типа, длины и значения параметра соответственно. Функция inet6_opt_next возвращает -1 в случае обработки заголовка с нарушенной структурой или в случае достижения конца буфера.

Функция inet6_opt_find аналогична предыдущей функции, но позволяет вызывающему процессу задать тип параметра, который следует искать (аргумент type), вместо того чтобы каждый раз возвращать следующий параметр.

Функция inet6_opt_get_val предназначена для извлечения значений из параметра по указателю databuf, возвращаемому предшествующим вызовом inet6_opt_next или inet6_opt_find. Как и для inet6_opt_set_val, аргумент offset должен начинаться с 0 для каждого параметра, а затем должен приравниваться значению, возвращаемому предшествующим вызовом inet6_opt_get_val.

Оглавление книги