临时端口号(ephemeral port)的动态分配

网络端口号是如何分配的?除了给常用服务保留的Well-known Port numbers之外,给客户端的端口号通常是动态分配的,称为ephemeral port(临时端口),在Linux系统上临时端口号的取值范围是通过这个内核参数定义的:net.ipv4.ip_local_port_range (/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range),端口号动态分配时并不是从小到大依次选取的,而是按照特定的算法随机分配的。

临时端口号的分配发生在以下两处:
– bind();
– connect()。

bind()通过inet_csk_get_port()获取端口号,利用了net_random()产生的随机数 :

connect()通过inet_hash_connect()分配端口号。核心的代码是:
port = low + (i + offset) % remaining;
其中 offset 是随机数。

为以上代码生成随机数port_offset的函数是:

 

综上,临时端口号是这样产生的:

生成一个随机数,利用随机数在ip_local_port_range范围内取值,如果取到的值在ip_local_reserved_ports范围内 ,那就再依次取下一个值,直到不在ip_local_reserved_ports范围内为止。

注:
/proc/sys/net/ipv4/ip_local_reserved_ports (net.ipv4.ip_local_reserved_ports) 是应用程序保留的端口号,不会参与内核动态分配。有些软件比如SAP通常会保留大量的端口号,如果导致剩下的临时端口数量太少的话,动态分配的随机算法往往会产生重复的端口号,造成新分配的端口号总是相同的现象。