设置UDP套接字的源IP地址

Question

我有一个绑定到INADDR_ANY的UDP套接字来监听我服务器上所有IP地址的数据包。我通过相同的套接字发送回复。

现在服务器自动选择使用哪个IP作为发送数据包时的源IP，但我希望能够自己设置传出源IP。

有没有办法做到这一点，而不必为每个IP创建一个单独的套接字？

Answer 1

尼古拉对每个地址使用单独的套接字并绑定（2）或者与路由表混淆通常不是可行的选择，例如，与动态地址。一个单独的IP_ADDRANY -bound UDP服务器应该能够看起来在接收到数据包的同一个动态分配的IP地址上进行响应。

幸运的是，还有另一种方法。根据系统的支持，您可以使用IP_PKTINFO套接字选项来设置或接收有关消息的辅助数据。尽管comp.os.linux.development.system具有特定于IP_PKTINFO的完整代码示例，但在线许多地方都覆盖了辅助数据（通过cmsg(3)）。

在链路中的代码使用IP_PKTINFO（或IP_RECVDSTADDR取决于平台），以从辅助cmsg(3)数据得到一个UDP消息的目的地地址。在这里解释：

struct msghdr msg; 
struct cmsghdr *cmsg; 
struct in_addr addr; 
// after recvmsg(sd, &msg, flags); 
for(cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); 
    cmsg != NULL; 
    cmsg = CMSG_NXTHDR(&msg, cmsg)) { 
    if (cmsg->cmsg_level == IPPROTO_IP && cmsg->cmsg_type == IP_PKTINFO) { 
    addr = ((struct in_pktinfo*)CMSG_DATA(cmsg))->ipi_addr; 
    printf("message received on address %s\n", inet_ntoa(addr)); 
    } 
} 

基因，你的问题问如何设置输出数据包的源地址。使用IP_PKTINFO可以将struct in_pktinfo的ipi_spec_dst字段设置为传递给sendmsg(2)的辅助数据。请参阅上面提及的帖子，cmsg(3)和sendmsg(2)，以获取有关如何创建和操作struct msghdr中的辅助数据的指导原则。一个例子（这里没有保证）可能是：

struct msghdr msg; 
struct cmsghdr *cmsg; 
struct in_pktinfo *pktinfo; 
// after initializing msghdr & control data to CMSG_SPACE(sizeof(struct in_pktinfo)) 
cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); 
cmsg->cmsg_level = IPPROTO_IP; 
cmsg->cmsg_type = IP_PKTINFO; 
cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(struct in_pktinfo)); 
pktinfo = (struct in_pktinfo*) CMSG_DATA(cmsg); 
pktinfo->ipi_ifindex = src_interface_index; 
pktinfo->ipi_spec_dst = src_addr; 
// bytes_sent = sendmsg(sd, &msg, flags); 

注意这是IPv6的不同：在recvmsg和sendmsg情况下都使用struct in6_pktinfo::ipi6_addr。

还要注意，Windows不支持在in_pktinfo结构中与ipi_spec_dst等效，因此您不能使用此方法在传出winsock2数据包上设置源地址。

（参考手册页 - 让周围1超级链接极限）

http:// linux.die.net/man/2/sendmsg 
http:// linux.die.net/man/3/cmsg 

Answer 2

您可以为每个接口地址设置bind(2)并管理多个套接字，也可以让内核执行隐含的源IP分配，其中包括INADDR_ANY。没有其他办法。

我的问题是 - 你为什么需要这个？普通的IP路由不适合你吗？

Answer 3

我想我会扩大杰里米对如何做到这一点的IPv6。 Jeremy留下了很多细节，并且一些文档（如Linux的ipv6手册页）显然是错误的。首先在一些发行，你必须定义_GNU_SOURCE，否则一些IPv6的东西没有定义：

#define _GNU_SOURCE 
#include <netinet/in.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 

下一页设立插座监听所有的IP包（即一个相当标准的方式，同时支持IPv4和IPv6）：

const int on=1, off=0; 
int result; 
struct sockaddr_in6 sin6; 
int soc; 

soc = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0); 
setsockopt(soc, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)); 
setsockopt(soc, IPPROTO_IP, IP_PKTINFO, &on, sizeof(on)); 
setsockopt(soc, IPPROTO_IPV6, IPV6_RECVPKTINFO, &on, sizeof(on)); 
setsockopt(soc, IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY, &off, sizeof(off)); 
memset(&sin6, '\0', sizeof(sin6)); 
sin6.sin6_family = htons(AF_INET6); 
sin6.sin6_port = htons(MY_UDP_PORT); 
result = bind(soc, (struct sockaddr*)&sin6, sizeof(sin6)); 

注意上面的代码为IPv6套接字设置了IP和IPv6选项。如果数据包到达IPv4地址，您将获得IP_PKTINFO（即IPv4）cmsg，即使它是IPv6套接字，并且如果您不启用它们，它们将不会被发送。另请注意，设置了IPV6_RECPKTINFO选项（man 7 ipv6中没有提及），而不是IPV6_PKTINFO（在man 7 ipv6中错误地描述了该选项）。现在收到UDP包：

int bytes_received; 
struct sockaddr_in6 from; 
struct iovec iovec[1]; 
struct msghdr msg; 
char msg_control[1024]; 
char udp_packet[1500]; 

iovec[0].iov_base = udp_packet; 
iovec[0].iov_len = sizeof(udp_packet); 
msg.msg_name = &from; 
msg.msg_namelen = sizeof(from); 
msg.msg_iov = iovec; 
msg.msg_iovlen = sizeof(iovec)/sizeof(*iovec); 
msg.msg_control = msg_control; 
msg.msg_controllen = sizeof(msg_control); 
msg.msg_flags = 0; 
bytes_received = recvmsg(soc, &msg, 0); 

下一步是提取接口和地址收到的UDP数据包出CMSG的：

struct in_pktinfo in_pktinfo; 
struct in6_pktinfo in6_pktinfo; 
int have_in_pktinfo = 0; 
int have_in6_pktinfo = 0; 
struct cmsghdr* cmsg; 

for (cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); cmsg != 0; cmsg = CMSG_NXTHDR(&msg, cmsg)) 
{ 
    if (cmsg->cmsg_level == IPPROTO_IP && cmsg->cmsg_type == IP_PKTINFO) 
    { 
    in_pktinfo = *(struct in_pktinfo*)CMSG_DATA(cmsg); 
    have_in_pktinfo = 1; 
    } 
    if (cmsg->cmsg_level == IPPROTO_IPV6 && cmsg->cmsg_type == IPV6_PKTINFO) 
    { 
    in6_pktinfo = *(struct in6_pktinfo*)CMSG_DATA(cmsg); 
    have_in6_pktinfo = 1; 
    } 
} 

最后，我们得到的响应发回，使用相同的目的地。

int cmsg_space; 

iovec[0].iov_base = udp_response; 
iovec[0].iov_len = udp_response_length; 
msg.msg_name = &from; 
msg.msg_namelen = sizeof(from); 
msg.msg_iov = iovec; 
msg.msg_iovlen = sizeof(iovec)/sizeof(*iovec); 
msg.msg_control = msg_control; 
msg.msg_controllen = sizeof(msg_control); 
msg.msg_flags = 0; 
cmsg_space = 0; 
cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); 
if (have_in6_pktinfo) 
{ 
    cmsg->cmsg_level = IPPROTO_IPV6; 
    cmsg->cmsg_type = IPV6_PKTINFO; 
    cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(in6_pktinfo)); 
    *(struct in6_pktinfo*)CMSG_DATA(cmsg) = in6_pktinfo; 
    cmsg_space += CMSG_SPACE(sizeof(in6_pktinfo)); 
} 
if (have_in_pktinfo) 
{ 
    cmsg->cmsg_level = IPPROTO_IP; 
    cmsg->cmsg_type = IP_PKTINFO; 
    cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(in_pktinfo)); 
    *(struct in_pktinfo*)CMSG_DATA(cmsg) = in_pktinfo; 
    cmsg_space += CMSG_SPACE(sizeof(in_pktinfo)); 
} 
msg.msg_controllen = cmsg_space; 
ret = sendmsg(soc, &msg, 0); 

再注意一下，如果数据包通过IPv4的来到我们必须把IPv4的选项进入CMSG的，即使它是一个AF_INET6插座。至少，这是你必须为Linux做的事情。

这是一项令人惊讶的工作量，但AFAICT是制作健全的UDP服务器所需的最低限度，它可在所有可能的Linux环境中运行。它大部分不是TCP所必需的，因为它透明地处理多重归属。

Answer 4

最近我遇到了同样的问题。

我做些什么来解决这个问题是

1. 从接收的数据包获取接口名称
2. 绑定套接字到特定的接口
3. 解除绑定插座

例子：

struct ifreq ifr; 
    ... 
    recvmsg(fd, &msg...) 
    ...  
    if (msg.msg_controllen >= sizeof(struct cmsghdr)) 
    for (cmptr = CMSG_FIRSTHDR(&msg); cmptr; cmptr = CMSG_NXTHDR(&msg, cmptr)) 
     if (cmptr->cmsg_level == SOL_IP && cmptr->cmsg_type == IP_PKTINFO) 
     { 
     iface_index = ((struct in_pktinfo *)CMSG_DATA(cmptr))->ipi_ifindex; 
     } 
    if_indextoname(iface_index , ifr.ifr_name); 
    mret=setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, &ifr, sizeof(ifr)); 

    sendmsg(...); 

    memset(&ifr, 0, sizeof(ifr)); 
    snprintf(ifr.ifr_name, sizeof(ifr.ifr_name), ""); 
    mret=setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, &ifr, sizeof(ifr));