如何提取以太網 II 幀的有效載荷/數據？

Question

我正在嘗試使用 golang 在用戶空間中實現 UDP 協議。 我已經達到了能夠獲取原始以太網 II 數據包的程度。

我的代碼看起來像這樣：

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],
    }
}

I've seen here( https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ethernet_Type_II_Frame_format.svg ) that an ethernet II frame can be anywhere between 64 to 1518 bytes long, but since there is no field in the header which says關於有效載荷長度的任何事情，我只是假設所有幀的長度都是 1518，在這種情況下，理論上我的代碼應該可以工作。 但由於幀大多以不同的長度到達，我的假設失敗了。 如何解析接收到的字節並僅獲取有效負載？ 我應該將dataBytes長度保持為什么？

Answer 1

每個互聯網數據包存在於以下層：

1. L2 - 數據鏈路（例如 Mac 地址、以太網類型、VLAN...）
2. L3 - 網絡（例如 IPv4 / IPv6 /...）
3. L4 - 運輸（例如 UDP / TCP /...）
4. L5 - Payload 一些將 L5 划分為三個不同的層（L5、L6 和 L7，分別是 Session、表示層和應用層）。 更多細節可以在 wiki OSI Moudel中找到！

對於 L2，因為您期望 IPv4（不是 IPv6，對嗎？）：

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
}

如果這是 IPv4，那么EtherType==0x0800如果EtherType==0x8100 ，那么這是 VLAN，然后期望讀取另一個 2 B 的 VLAN 數據 PCP / DEI / VID -有關 VLAN的更多信息：所以您的數據包將如下所示：

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...
}

現在，如果第二個EtherType==0x0800則下一層（L3 - 網絡）是 IPv4。 更多關於以太類型

L3 - 網絡層 - 來自 wiki https://en.wikipedia.org/wiki/IPv4 ？ 由於這個 IPv4，所以 L3 長度固定為 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

上面的數據包描述了IHL<=4情況下的 IPv4 數據包。 否則，就 IHL len 將選項尾添加到數據包中。

在這個階段你知道總長度，第 4 層是 UDP。 檢查維基https://en.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol ？ L4 看起來像 - 對於 UDP （TCP 不同，其他協議不同..）：

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

總結一下——需要：

1. 從L2開始，了解什么是ethertype，並以此為基礎解析L3
2. 在 L3 上，需要學習所有總長度和 L4 協議類型（例如 UDP 或 TCP）。
3. 在 L4 上，需要學習 len（你也從 L3 知道它。！！）。
4. 解析載荷！！

如果沒有 VLAN 或 IPv4 以外的任何其他以太網類型，並且 IHL<=4 則有效負載從14 + 20 + 8開始

• 14 B 用於 L2
• 20 B 用於 L3
• 8 B 用於 L4

祝你好運！