奇怪的 Linux 套接字协议行为

Question

当使用 socket() 时，我对 Linux 上协议定义之间的差异有点困惑。我正在尝试使用 socket(PF_INET, SOCK_STREAM, proto) 监听 TCP 上的连接，其中 proto （在我看来）是有争议的，或者至少看起来很奇怪。

来自 ：

...
IPPROTO_IP = 0,    /* Dummy protocol for TCP.  */
...
IPPROTO_TCP = 6,       /* Transmission Control Protocol.  */
...

同意 /etc/protocols：

ip      0       IP              # internet protocol, pseudo protocol number
hopopt  0       HOPOPT          # hop-by-hop options for ipv6
...
tcp     6       TCP             # transmission control protocol
...

我从在线教程中学习，也手册页 tcp(7) 中介绍了您初始化 TCP 套接字，

tcp_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

该套接字工作得非常好，并且肯定是一个 TCP 套接字。使用上述参数初始化套接字的一件事是，代码

struct timeval timeout = {1, 0};
setsockopt(tcp_socket, 0, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout); // 1s timeout
// Exactly the same for SO_SNDTIMEO here

工作得绝对正常，但在用 替换所有协议参数（包括 socket() 中的）后不能 >IPPROTO_TCP，而不是他们拥有的 IPPROTO_IP，如上所述。

因此，在尝试了差异之后，我需要问一些搜索问题：

1. 为什么当我用 IPPROTO_TCP 替换所有协议参数时，在设置时会出现错误 92（“协议不可用”）超时，当协议 0 显然只是一个“虚拟”TCP 时？
2. 为什么 socket() 需要它是否应该是流、数据报或原始套接字的信息，而该信息（总是？）从协议中隐式得知，反之亦然？ （即 TCP 是流协议，UDP 是数据报协议，...）
3. “虚拟 TCP”是什么意思？
4. 什么是 hopopt，为什么它的协议号与“ip”相同？

非常感谢。

Answer 1

将 0 作为 socket 的协议仅意味着您要使用 family/socktype 对的默认协议。在本例中为 TCP，因此您将获得与 IPPROTO_TCP 相同的结果。

您的错误出现在setsockopt 调用中。正确的

setsockopt(tcp_socket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)); // 1s timeout

0 不是协议级别，而是选项级别。 IPPROTO_TCP 是另一个选项级别，但不能将其与 SO_RCVTIMEO 结合使用。它只能与SOL_SOCKET一起使用。
与 IPPROTO_TCP 一起使用的那些是 tcp(7) 中列出的，例如 TCP_NODELAY。

Answer 2

socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); 应该可以正常工作。

传递 0 作为协议只是意味着给我默认值。在每个系统上，当处理 IP 时，TCP 用于流套接字，UDP 用于数据报套接字。但是socket()可以用于许多其他事情，除了给你一个TCP或UDP套接字。

socket() 本质上是非常通用的。 socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 只是读作； “给我一个 IP 协议族中的流套接字”。传递 0 意味着您对哪个协议没有偏好 - 尽管 TCP 对于任何系统来说都是显而易见的选择。但从理论上讲，它可以为您提供例如 SCTP 套接字。

对于协议来说，无论您需要数据报还是流式套接字，都不是隐含的。除了基于 IP 的协议之外，还有更多协议，并且许多协议可以在数据报或流模式下使用，例如 SS7 网络中使用的 SCCP。

对于基于 IP 的协议，SCTP 可以以基于数据报或流的方式使用。因此套接字（AF_INET，IPPROTO_SCTP）；会很含糊。对于数据报套接字，还有其他选择，UDP、DCCP、UDPlite。

套接字（AF_INET，SOCK_SEQPACKET，0）；是另一个有趣的选择。它无法返回 TCP 套接字，TCP 不是基于数据包的。它无法返回 UDP 套接字，UDP 不保证顺序传送。但如果系统支持的话，SCTP 套接字就可以了。

我无法解释为什么有人评论“虚拟 TCP”，因为 linux netinet/in.h

hopopt 是 IPv6 HOP by hop 选项。在IPv6中，协议鉴别符字段也被用作扩展机制。在 IPv4 数据包中有一个协议字段，它是协议鉴别符，如果 IPv4 数据报携带 TCP，它将被设置为 IPPROTO_TCP。如果该 IPv4 数据包还携带一些附加信息（选项），则它们会通过其他机制进行编码。

IPv6 的做法有所不同，如果有扩展（选项），则该扩展会编码在协议字段中。因此，如果 IPv6 数据包需要逐跳选项，则将 IPPROTO_HOPOPTS 放置在协议字段中。实际的逐跳选项还有一个协议鉴别器，它指示下一个协议是什么 - 可能是 IPPROTO_TCP，或另一个选项。