最近『基礎からわかるTCP/IP ネットワーク実験プログラミング』という本を読んでいます。TCP, UDP, IP, Ethernet といったプロトコルのパケット構造を理解し簡単なツールを作って実験するというような内容なのですが、その中で socket 関数というのが多様なパラメータとともに出てきます。socket 関数は socket(int domain, int type, int protocol) というように 3 つのパラメータを受けとり、それらは man ページで以下のように説明されています。

domain : Specifies the communications domain in which a socket is to be created.

type: Specifies the type of socket to be created.

protocol: Specifies a particular protocol to be used with the socket.

ただの int 型に多様な意味を持たせ機能豊富な 1 関数を作ってしまうというのは C 言語あるあるなのかもしれませんが初見わかりにくいので、本に出てくるような使い方を元にパラメータの組み合わせを整理してみました。取り上げたのは UDP 通信を想定して以下の 4 つです。

  • 1 socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM, protocol)
    • man 7 packet
    • データリンクヘッダ (例えば Ethernet ヘッダ) を除いたパケットを扱える (例えば IP ヘッダ以降)
    • root 権限が必要
    • protocol には ether_header 構造体の ehter_type に当たるものを入れる
  • 2 socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, protocol)
    • man 7 packet
    • データリンクヘッダを含めたパケットを扱える
    • root 権限が必要
    • protocol には ether_header 構造体の ehter_type に当たるものを入れる
  • 3 socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)
    • man 7 udp
    • UDP で通信する場合に通常使用するのはこれ
    • ユーザとしてはデータのみ気にすればいいい
    • protocol には ip 構造体の ip_p に当たるものを入れる
  • 4 socket(PF_INET, SOCK_RAW, protocol)
    • man 7 ip
    • IP ヘッダから触ることができる
    • root 権限が必要
    • protocol には ip 構造体の ip_p に当たるものを入れる

各 socket の使用例は こちら に置いています。PF_PACKET や SOCK_RAW を使用した 1, 2, 4 については (他アプリケーションが) 受信した UDP を read して IP とポートを表示するというプログラムになっています。例えば本でいう udpc, udps プログラムがローカルホスト上で通信している内容を読めるという感じです。 3 はポート 5320 で待ち受ける UDP サーバです。

1, 2, 4 のように PF_PACKET や SOCK_RAW を指定して作成した socket は、あらゆる port 宛のパケットを読めてしまうので root 権限が必要になるという理解です (ポートという概念が TCP, UDP にしかないので、それより下位のレイヤをユーザに触らせる socket だと必然的にそうなるということかと)。

また UDP ではなく TCP を扱いたい場合には type の SOCK_DGRAM 指定を SOCK_STREAM に変更すればいいはずです。