Question

我已经定义了以下结构来表示IPv4标头（直到选项字段）：

struct IPv4Header
{
    // First row in diagram
    u_int32 Version:4;
    u_int32 InternetHeaderLength:4;     // Header length is expressed in units of 32 bits.
    u_int32 TypeOfService:8;
    u_int32 TotalLength:16;

    // Second row in diagram
    u_int32 Identification:16;
    u_int32 Flags:3;
    u_int32 FragmentOffset:13;

    // Third row in diagram
    u_int32 TTL:8;
    u_int32 Protocol:8;
    u_int32 HeaderChecksum:16;

    // Fourth row in diagram
    u_int32 SourceAddress:32;

    // Fifth row in diagram
    u_int32 DestinationAddress:32;
};

我现在还使用Wireshark捕获了一个IP帧。作为数组文字，它看起来像这样：

// Captured with Wireshark
const u_int8 cIPHeaderSample[] = {
    0x45, 0x00, 0x05, 0x17,
    0xA7, 0xE0, 0x40, 0x00,
    0x2E, 0x06, 0x1B, 0xEA,
    0x51, 0x58, 0x25, 0x02,
    0x0A, 0x04, 0x03, 0xB9
};

我的问题是：如何使用数组数据创建IPv4Header对象？

由于不兼容的字节顺序，这不起作用：

IPv4Header header = *((IPv4Header*)cIPHeaderSample);

我知道像ntohs和ntohl这样的函数，但它无法弄清楚如何正确使用它们：

u_int8 version = ntohs(cIPHeaderSample[0]);
printf("version: %x \n", version);

// Output is:
// version: 0

有人可以帮忙吗？

Answer 1

最便携的方法是一次一个字段，对于长度超过一个字节的类型使用memcpy()。您不必担心字节长度字段的字节顺序：

uint16_t temp_u16;
uint32_t temp_u32;
struct IPv4Header header;

header.Version = cIPHeaderSample[0] >> 4;

header.InternetHeaderLength = cIPHeaderSample[0] & 0x0f;

header.TypeOfServer = cIPHeaderSample[1];

memcpy(&temp_u16, &cIPHeaderSample[2], 2);
header.TotalLength = ntohs(temp_u16);

memcpy(&temp_u16, &cIPHeaderSample[4], 2);
header.Identification = ntohs(temp_u16);

header.Flags = cIPHeaderSample[6] >> 5;

memcpy(&temp_u16, &cIPHeaderSample[6], 2);
header.FragmentOffset = ntohs(temp_u16) & 0x1fff;

header.TTL = cIPHeaderSample[8];

header.Protocol = cIPHeaderSample[9];

memcpy(&temp_u16, &cIPHeaderSample[10], 2);
header.HeaderChecksum = ntohs(temp_u16);

memcpy(&temp_u32, &cIPHeaderSample[12], 4);
header.SourceAddress = ntohl(temp_u32);

memcpy(&temp_u32, &cIPHeaderSample[16], 4);
header.DestinationAddress = ntohl(temp_u32);

Answer 2

ntohl和ntohs不对1字节字段进行操作。它们分别用于32和16位字段。如果需要，您可能希望从强制转换或memcpy开始，然后按字节交换16位和32位字段。如果你发现没有任何字节交换的那个版本没有通过这种方法，那么你就会遇到麻烦。

比特字段在C中是一个很大的混乱。大多数人（包括我）会建议你避免它们。

Answer 3

你想看看ip.h的来源，一个来自FreeBSD。您的系统上应该有一个预先定义的iphdr结构，使用它。如果你不需要，不要重新发明轮子。

使这项工作最简单的方法是从wireshark获取指向字节数组的指针并将其转换为指向iphdr的指针。那将让你使用正确的头结构。

struct iphdr* hrd;
hdr = (iphdr*) cIPHeaderSample;
unsigned int version = hdr->version;

此外，htons采用16位并更改字节顺序，在32位变量上调用它只会弄得一团糟。你想要32位变量的htonl。还要注意，对于一个字节，没有endianess这样的东西，它需要多个字节才能有不同的endianess。

Answer 4

<强>更新

我建议您使用memcpy来避免位域和struct对齐问题，因为这可能会变得混乱。下面的解决方案适用于一个简单的例子，可以很容易地扩展：

struct IPv4Header
{
    uint32_t Source;
};

int main(int argc, char **argv) {
    const uint8_t cIPHeaderSample[] = {
        0x45, 0x00, 0x05, 0x17
    };

    IPv4Header header;
    memcpy(&header.Source, cIPHeaderSample, sizeof(uint8_t) * 4);
    header.Source= ntohl(header.Source);
    cout << hex << header.Source<< endl;
}

Output: 
45000517

位字段和字节序

4 个答案: