430ccf6d5365c6332957ce9418a0234af2b51cf9
[senf.git] / senf / Packets / Mainpage.dox
1 // $Id$
2 //
3 // Copyright (C) 2007
4 // Fraunhofer Institute for Open Communication Systems (FOKUS)
5 // Competence Center NETwork research (NET), St. Augustin, GERMANY
6 //     Stefan Bund <g0dil@berlios.de>
7 //
8 // This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
10 // the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
11 // (at your option) any later version.
12 //
13 // This program is distributed in the hope that it will be useful,
14 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16 // GNU General Public License for more details.
17 //
18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
19 // along with this program; if not, write to the
20 // Free Software Foundation, Inc.,
21 // 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
22
23 /** \mainpage The SENF Packet Library
24
25     The SENF Packet library provides facilities to analyze, manipulate and create structured packet
26     oriented data (e.g. network packets).
27
28     \autotoc
29
30
31     \section packet_intro_arch Introduction
32     \seechapter \ref packet_arch
33
34     The Packet library consists of several components:
35
36     \li The \ref packet_module manages the packet data and provides the framework for handling the
37         chain of packet headers. The visible interface is provided by the Packet class.
38     \li \ref packetparser provides the framework for interpreting packet data. It handles
39         parsing the packet information into meaningful values.
40     \li The \ref protocolbundles provide concrete implementations for interpreting packets of
41         some protocol. The Protocol Bundles are built on top of the basic packet library.
42
43     All these components work together to provide a hopefully simple and intuitive interface to
44     packet parsing and creation.
45
46
47     \section packet_intro_usage Tutorial
48     \seechapter \ref packet_usage
49
50     This chapter discusses the usage of the packet library from a high level view.
51
52
53     \section packet_intro_api The packet API
54
55     The packet library API is divided into three areas
56
57     \li the \ref senf::PacketData API for accessing the raw data container
58     \li the packet interpreter chain providing \ref packet_module
59     \li and \ref packetparser which provides access to protocol specific packet fields.
60
61
62     \section protocolbundles Supported packet types (protocols)
63
64     Each protocol bundle provides a collection of related concrete packet classes for a group of
65     related protocols:
66
67     \li \ref protocolbundle_default : Some basic default protocols: Ethernet, Ip, TCP, UDP
68     \li \ref protocolbundle_mpegdvb : MPEG and DVB protocols
69     \li \ref protocolbundle_80211 : 802.11 protocols
70     \li \ref protocolbundle_80221 : 802.21 protocols
71
72     There are two ways to link with a bundle
73
74     \li If you only work with known packets which you explicitly reference you may just link with
75         the corresponding library.
76     \li If you need to parse unknown packets and want those to be parsed as complete as possible
77         without explicitly referencing the packet type, you will need to link against the combined
78         object file built for every bundle. This way, all packets defined in the bundle will be
79         included whether they are explicitly referenced or not (and they will all automatically be
80         registered).
81
82
83     \section packet_intro_new Defining new packet types
84     \seechapter \ref packet_new
85
86     The packet library provides the framework which allows to define arbitrary packet types. There
87     is quite some information needed to completely specify a specific type of packet.
88
89  */
90
91 /** \page packet_arch Overall Packet library Architecture
92
93     The packet library handles network packets of a large number of protocols. We work with a packet
94     on three levels
95
96     \autotoc
97
98
99     \section packet_arch_handle The Packet handle
100
101     Whenever we are using a Packet, we are talking about a senf::Packet (or a
102     senf::ConcretePacket). This class is a \e handle referencing an internally managed packet data
103     structure. So even though we pass senf::Packet instances around by value, they work like
104     references. The packet library automatically manages all required memory resources using
105     reference counting.
106
107     Different Packet handles may really internally share one Packet data structure if they both
108     point to the same packet.
109
110
111     \section packet_arch_data The Packet as a 'bunch of bytes'
112
113     From the outside, a packet is just a bunch of bytes just as it is read from (or will be
114     written to) the wire. At this low-level view, we can access the data in it's raw form but
115     have no further information about what kind of packet we have.
116
117     The packet library provides a consistent container interface for this representation.
118
119     \code
120     Packet p = ...;
121
122     // Change first byte of packet to 1
123     p.data()[0] = 1u;
124
125     // Copy packet data into a vector
126     std::vector<char> data (p.data().size());
127     std::copy(p.data().begin(), p.data().end(), data.begin());
128     \endcode
129
130     This type of access is primarily needed when reading or writing packets (e.g. to/from the
131     network).
132
133     \see senf::Packet::data() \n
134         senf::PacketData
135
136
137     \section packet_arch_chain The Interpreter Chain
138
139     On the next level, the packet is divided into a nested list of sub-packets (or headers) called
140     interpreters. Each senf::Packet handle internally points to an interpreter or header. This
141     allows us to access one and the same packet in different ways.
142
143     Consider an Ethernet Packet with an IP payload holding a UDP packet. We may reference either the
144     Ethernet packet as a whole or we may reference the IP or UDP interpreters (sub-packets or
145     headers). All handles really refer to the \e same data structure but provide access to a
146     different (sub-)range of the data in the packet.
147
148     We can navigate around this chained structure using appropriate members:
149
150     \code
151     // eth, ip and udp all reference the same internal packet data albeit at different data ranges
152     Packet eth = ...;
153     Packet ip = eth.next();
154     Packet udp = ip.next();
155
156     eth.next() == ip                   // true
157     eth.next().is<IPv4Packet>()        // true
158     eth.next().next() == udp           // true
159     eth.next().is<UDPPacket>()         // false
160     eth.find<UDPPacket>() == udp       // true
161
162     udp.find<EthernetPacket>()         // throws InvalidPacketChainException
163     udp.find<EthernetPacket>(senf::nothrow) // An in-valid() senf::Packet which tests as 'false'
164     udp.find<UDPPacket> == udp         // true
165     udp.first<IPv4Packet>()            // throws InvalidPacketChainException
166
167     udp.prev() == ip                   // true
168     udp.prev<EthernetPacket>()         // throws InvalidPacketChainException
169     \endcode
170
171     \see \ref packet_module
172
173
174     \section packet_arch_parser Parsing specific Protocols
175
176     On the next level, the packet library allows us to parse the individual protocols. This gives us
177     access to the protocol specific data members of a packet and allows us to access or manipulate a
178     packet in a protocol specific way.
179
180     To access this information, we need to use a protocol specific handle, the senf::ConcretePacket
181     which takes as a template argument the specific type of packet to be interpreted. This allows us
182     to easily interpret or create packets. Here an example on how to create a new Ethernet / IP / UDP
183     / Payload packet interpreter chain:
184
185     \code
186     // EthernetPacket, IPv4Packet, UDPPacket and DataPacket are typedefs for corresponding
187     // ConcretePacket instantiations
188     senf::EthernetPacket eth      (senf::EthernetPacket::create());
189     senf::IPv4Packet     ip       (senf::IPv4Packet    ::createAfter(eth));
190     senf::UDPPacket      udp      (senf::UDPPacket     ::createAfter(ip));
191     senf::DataPacket     payload  (senf::DataPacket    ::createAfter(udp,
192                                                                      std::string("Hello, world!")));
193
194     udp->source()      = 2000u;
195     udp->destination() = 2001u;
196     ip->ttl()          = 255u;
197     ip->source()       = senf::INet4Address::from_string("192.168.0.1");
198     ip->destination()  = senf::INet4Address::from_string("192.168.0.2");
199     eth->source()      = senf::MACAddress::from_string("00:11:22:33:44:55");
200     eth->destination() = senf::MACAddress::from_string("00:11:22:33:44:66");
201
202     eth.finalizeAll();
203     \endcode
204
205     Again, realize, that \a eth, \a ip, \a udp and \a payload share the same internal packet
206     data structure (the respective \c data() members all provide access to the same underlying
207     container however at different byte ranges): The complete packet can be accessed at
208     <tt>eth.data()</tt> whereas <tt>payload.data()</tt> only holds UDP payload (in this case the
209     string "Hello, world!").
210
211     \see \ref packetparser \n
212         \ref protocolbundles
213  */
214
215 /** \page packet_usage Using the packet library
216
217     \autotoc
218
219     \section packet_usage_intro Includes
220
221     To use the library, you need to include the appropriate header files. This will probably happen
222     automatically when including the specific protocol headers. If needed, you may explicitly use
223
224     \code
225     #include "Packets.hh"
226     \endcode
227
228     explicitly.
229
230     \warning Never include any other Packets library header directly, only include \c
231     Packets.hh or one (or several) protocol headers from the protocol bundles.
232
233     Most every use of the packet library starts with some concrete packet typedef. Some fundamental
234     packet types are provided by \ref protocolbundle_default.
235
236
237     \section packet_usage_create Creating a new packet
238
239     Building on those packet types, this example will build a complex packet: This will be an
240     Ethernet packet containing an IPv4 UDP packet. We begin by building the raw packet skeleton:
241
242     \code
243     #include "Packets/DefaultBundle/EthernetPacket.hh"
244     #include "Packets/DefaultBundle/IPv4Packet.hh"
245     #include "Packets/DefaultBundle/UDPPacket.hh"
246
247     senf::EthernetPacket eth      (senf::EthernetPacket::create());
248     senf::IPv4Packet     ip       (senf::IPv4Packet    ::createAfter(eth));
249     senf::UDPPacket      udp      (senf::UDPPacket     ::createAfter(ip));
250     senf::DataPacket     payload  (senf::DataPacket    ::createAfter(udp,
251                                                                      std::string("Hello, world!")));
252     \endcode
253
254     These commands create what is called an interpreter chain. This chain consists of four
255     interpreters. All interpreters reference the same data storage. This data storage is a random
256     access sequence which contains the data bytes of the packet.
257
258     \note The data structures allocated are automatically managed using reference counting. In this
259         example we have four packet references each referencing the same underlying data
260         structure. This data structure will be freed when the last reference to it goes out of
261         scope.
262
263     The packet created above already has the correct UDP payload (The string "Hello, world!")
264     however all protocol fields are empty. We need to set those protocol fields:
265
266     \code
267     udp->source()      = 2000u;
268     udp->destination() = 2001u;
269     ip->ttl()          = 255u;
270     ip->source()       = senf::INet4Address::from_string("192.168.0.1");
271     ip->destination()  = senf::INet4Address::from_string("192.168.0.2");
272     eth->source()      = senf::MACAddress::from_string("00:11:22:33:44:55");
273     eth->destination() = senf::MACAddress::from_string("00:11:22:33:44:66");
274
275     eth.finalizeAll();
276     \endcode
277
278     As seen above, packet fields are accessed using the <tt>-></tt> operator whereas other packet
279     facilities (like \c finalizeAll()) are directly accessed using the member operator. The field
280     values are simply set using appropriately named accessors. As a last step, the \c finalizeAll()
281     call will update all calculated fields (fields like next-protocol, header or payload length,
282     checksums etc). Now the packet is ready. We may now send it out using a packet socket
283
284     \code
285     senf::PacketSocketHandle sock();
286     sock.bind( senf::LLSocketAddress("eth0"));
287     sock.write(eth.data());
288     \endcode
289
290
291     \section packet_usage_read Reading and parsing packets
292
293     The chain navigation functions are also used to parse a packet. Let's read an Ethernet packet
294     from a packet socket handle:
295
296     \code
297     senf::PacketSocketHandle sock();
298     sock.bind( senf::LLSocketAddress("eth0"));
299     senf::EthernetPacket packet (senf::EthernetPacket::create(senf::noinit));
300     sock.read(packet.data(),0u);
301     \endcode
302
303     This first creates an uninitialized Ethernet packet and then reads into this packet. We can now
304     parse this packet. Let's find out, whether this is a UDP packet destined to port 2001:
305
306     \code
307     try {
308         senf::UDPPacket udp (packet.find<UDPPacket>());
309         if (udp->destination() == 2001u) {
310             // Voila ...
311         }
312     } catch (senf::TruncatedPacketException &) {
313         std::cerr << "Ooops !! Broken packet received\n";
314     } catch (senf::InvalidPacketChainException &) {
315         std::cerr << "Not a udp packet\n";
316     }
317     \endcode
318
319     TruncatedPacketException is thrown by <tt>udp->destination()</tt> if that field cannot be
320     accessed (that is it would be beyond the data read which means we have read a truncated
321     packet). More generally, whenever a field cannot be accessed because it would be out of bounds
322     of the data read, this exception is generated.
323
324
325     \section packet_usage_container The raw data container
326
327     Every packet is based internally on a raw data container holding the packet data. This container
328     is accessed via senf::Packet::data() member.
329
330     This container is a random access container. It can be used like an ordinary STL container and
331     supports all the standard container members.
332
333     \code
334     Packet p = ...;
335
336     // Insert 5 0x01 bytes
337     p.data().insert(p.data().begin()+5, 5, 0x01);
338
339     // Insert data from another container
340     p.data().insert(p.data().end(), other.begin(), other.end());
341
342     // Erase a single byte
343     p.data().erase(p.data().begin()+5);
344
345     // XOR byte 5 with 0xAA
346     p.data()[5] ^= 0xAA;
347     \endcode
348
349     A packet consists of a list of interpreters (packet headers or protocols) which all reference
350     the same data container at different byte ranges. Each packet consists of the protocol header \e
351     plus the packets payload. This means, that the data container ranges of successive packets from
352     a single interpreter chain are nested.
353
354     Example: The packet created above (the Ethernet-IP-UDP packet with payload "Hello, world!") has
355     4 Interpreters: Ethernet, IPv4, UDP and the UDP payload data. The nested data containers lead to
356     the following structure
357
358     \code
359     // The ethernet header has a size of 14 bytes
360     eth.data().begin() + 14 == ip.data().begin()
361     eth.data().end()        == ip.data().end()
362
363     // The IP header has a size of 20 bytes and therefore
364     ip.data().begin()  + 20 == udp.data().begin()
365     ip.data().end()         == udp.data().end()
366
367     // The UDP header has a size of 8 bytes and thus
368     udp.data().begin() +  8 == payload.data().begin()
369     udp.data().end()        == payload.data().end()
370     \endcode
371
372     This nesting will (and must) always hold: The data range of a subsequent packet will always be
373     within the range of it's preceding packet.
374
375     \warning It is forbidden to change the data of a subsequent packet interpreter from the
376         preceding packet even if the data container includes this data. If you do so, you may
377         corrupt the data structure (especially when changing it's size).
378
379     Every operation on a packet is considered to be \e within this packet and \e without and
380     following packet. When inserting or erasing data, the data ranges are all adjusted
381     accordingly. So the following are \e not the same even though \c eth.end(), \c ip.end() and \c
382     udp.end() are identical.
383
384     \code
385     eth.data().insert(eth.data().end(), 5, 0x01);
386     assert(    eth.data().end() == ip.data().end() + 5
387             && ip.data().end()  == udp.data().end() );
388
389     // Or alternatively: (You could even use eth.data().end() here ... it's the same)
390     ip.data().insert(ip.data().end(), 5, 0x01);
391     assert(    eth.data().end() == ip.data().end()
392             && ip.data().end()  == udp.data().end() + 5 );
393     \endcode
394
395     \warning When accessing the packet data via the container interface, you may easily build
396         invalid packets since the packet will not be validated against it's protocol.
397
398
399     \section packet_usage_fields Field access
400
401     When working with concrete protocols, the packet library provides direct access to all the
402     protocol information.
403
404     \code
405     udp->source()      = 2000u;
406     udp->destination() = 2001u;
407     ip->ttl()          = 255u;
408     ip->source()       = senf::INet4Address::from_string("192.168.0.1");
409     ip->destination()  = senf::INet4Address::from_string("192.168.0.2");
410     eth->source()      = senf::MACAddress::from_string("00:11:22:33:44:55");
411     eth->destination() = senf::MACAddress::from_string("00:11:22:33:44:66");
412     \endcode
413
414     The protocol field members above do \e not return references, they return parser instances.
415     Protocol fields are accessed via parsers. A parser is a very lightweight class which points into
416     the raw packet data and converts between raw data bytes and it's interpreted value: For example
417     a senf::UInt16Parser accesses 2 bytes (in network byte order) and converts them to or from a 16
418     bit integer. There are a few properties about parsers which need to be understood:
419
420     \li Parsers are created only temporarily when needed. They are created when accessing a protocol
421         field and are returned by value.
422
423     \li A parser never contains a value itself, it just references a packets data container.
424
425     \li Parsers can be built using other parsers and may have members which return further parsers.
426
427     The top-level interface to a packets protocol fields is provided by a protocol parser. This
428     protocol parser is a composite parser which has members to access the protocol fields (compare
429     with the example code above). Some protocol fields may be more complex than a simple value. In
430     this case, those accessors may return other composite parsers or collection parsers. Ultimately,
431     a value parser will be returned.
432
433     The simple value parsers which return plain values (integer numbers, network addresses etc) can
434     be used like those values and can also be assigned corresponding values. More complex parsers
435     don't allow simple assignment. However, they can always be copied from another parser <em>of the
436     same type</em> using the generalized parser assignment. This type of assignment also works for
437     simple parsers and is then identical to a normal assignment.
438
439     \code
440     // Copy the complete udp parser from udp packet 2 to packet 1
441     udp1.parser() << udp2.parser();
442     \endcode
443
444     Additionally, the parsers have a parser specific API which allows to manipulate or query the
445     value.
446
447     This is a very abstract description of the parser structure. For a more concrete description, we
448     need to differentiate between the different parser types
449
450     \subsection packet_usage_fields_value Simple fields (Value parsers)
451
452     We have already seen value parsers: These are the lowest level building blocks witch parse
453     numbers, addresses etc. They return some type of value and can be assigned such a value. More
454     formally, they have a \c value_type typedef member which gives the type of value they accept and
455     they have an overloaded \c value() member which is used to read or set the value. Some parsers
456     have additional functionality: The numeric parser for Example provide conversion and arithmetic
457     operators so they can be used like a numeric value.
458
459     If you have a value parser \c valueParser with type \c ValueParser, the following will always be
460     valid:
461     \code
462     // You can read the value and assign it to a variable of the corresponding value_type
463     ValueParser::value_type v (valueParser.value());
464
465     // You can assign that value to the parser
466     valueParser.value(v);
467
468     // The assignment can also be done using the generic parser assignment
469     valueParser << v;
470     \endcode
471
472
473     \subsection packet_usage_fields_composite Composite and protocol parsers
474
475     A composite parser is a parser which just combines several other parsers into a structure: For
476     example, the senf::EthernetPacketParser has members \c destination(), \c source() and \c
477     type_length(). Those members return parsers again (in this case value parsers) to access the
478     protocol fields.
479
480     Composite parsers can be nested; A composite parser may be returned by another composite
481     parser. The protocol parser is a composite parser which defines the field for a specific
482     protocol header like Ethernet.
483
484     \subsection packet_usage_fields_collection Collection parsers
485
486     Besides simple composites, the packet library has support for more complex collections.
487
488     \li The senf::ArrayParser allows to repeat an arbitrary parser a fixed number of times.
489     \li senf::VectorParser and senf::ListParser are two different types of lists with variable
490         number of elements
491     \li The senf::VariantParser is a discriminated union: It will select one of several parsers
492         depending on the value of a discriminant.
493
494
495     \subsubsection packet_usage_collection_vector Vector and List Parsers
496
497     Remember, that a parser does \e not contain any data: It only points into the raw data
498     container. This is also true for the collection parsers. VectorParser and ListParser provide an
499     interface which looks like an STL container to access a sequence of elements.
500
501     We will use an \c MLDv2QueryPacket as an example (see <a
502     href="http://tools.ietf.org/html/rfc3810#section-5">RFC 3810</a>). Here an excerpt of the
503     relevant fields:
504
505     <table class="fields">
506     <tr><td>nrOfSources</td><td>Integer</td><td>Number of multicast sources in this packet</td></tr>
507     <tr><td>sources</td><td>Vector of IPv6 Addresses</td><td>Multicast sources</td></tr>
508     </table>
509
510     To demonstrate nested collections, we use the \c MLDv2ReportPacket as an example. The relevant
511     fields of this packet are;
512
513     <table class="fields">
514     <tr><td>nrOfRecords</td><td>Integer</td><td>Number of multicast address records</td></tr>
515     <tr><td>records</td><td>List of Records</td><td>List of multicast groups and sources</td></tr>
516     </table>
517
518     Each Record is a composite with the following relevant fields:
519
520     <table class="fields">
521     <tr><td>nrOfSources</td><td>Integer</td><td>Number of sources in this record</td></tr>
522     <tr><td>sources</td><td>Vector of IPv6 Addresses</td><td>Multicast sources</td></tr>
523     </table>
524
525     The first example will iterate over the sources in a \c MLDv2QueryPacket:
526
527     \code
528     MLDv2QueryPacket mld = ...;
529
530     // Instantiate a collection wrapper for the source list
531     MLDv2QueryPacket::Parser::sources_t::container sources (mld->sources());
532
533     // Iterate over all the addresses in that list
534     for (MLDv2QueryPacket::Parser::sources_t::container::iterator i (sources.begin());
535          i != sources.end(); ++i)
536         std::cout << *i << std::endl;
537     \endcode
538
539     Beside other fields, the MLDv2Query consists of a list of source addresses. The \c sources()
540     member returns a VectorParser for these addresses. The collection parsers can only be accessed
541     completely using a container wrapper. The container wrapper type is available as the \c
542     container member of the collection parser, here it is \c
543     MLDv2QueryPacket::Parser::sources_t::container.
544
545     Using this wrapper, we can not only read the data, we can also manipulate the source list. Here
546     we copy a list of addresses from an \c std::vector into the packet:
547
548     \code
549     std::vector<senf::INet6Address> addrs (...);
550
551     sources.resize(addrs.size());
552     std::copy(addrs.begin(), addrs.end(), sources.begin())
553     \endcode
554
555     Collection parsers may be nested. To access a nested collection parser, a container wrapper must
556     be allocated for each level. An MLD Report (which is a composite parser) includes a list of
557     multicast address records called \c records(). Each record is again a composite which contains a
558     list of sources called \c sources():
559
560     \code
561     MLDv2ReportPacket report = ...;
562
563     // Instantiate a collection wrapper for the list of records:
564     MLDv2ReportPacket::Parser::records_t::container records (report->records());
565
566     // Iterate over the multicast address records
567     for (MLDv2ReportPacket::Parser::records_t::container::iterator i (records.begin());
568          i != records.end(); ++i) {
569         // Allocate a collection wrapper for the multicast address record
570         typedef MLDv2ReportPacket::Parser::records_t::value_type::sources_t Sources;
571         Sources::container sources (i->sources());
572
573         // Iterate over the sources in this record
574         for (Sources::container::iterator i (sources.begin());
575              i != sources.end(); ++i)
576             std::cout << *i << std::endl;
577     }
578     \endcode
579
580     In this example we also see how to find the type of a parser or container wrapper.
581     \li Composite parsers have typedefs for each their fields with a \c _t postfix
582     \li The vector or list parsers have a \c value_type typedef which gives the type of the
583         element.
584
585     By traversing this hierarchical structure, the types of all the fields can be found.
586
587     The container wrapper is only temporary (even though it has a longer lifetime than a
588     parser). Any change made to the packet not via the collection wrapper has the potential to
589     invalidate the wrapper if it changes the packets size.
590
591     \see
592         senf::VectorParser / senf::VectorParser_Container Interface of the vector parser \n
593         senf::ListParser / senf::ListParser_Container Interface of the list parser
594
595
596     \subsubsection packet_usage_collection_variant The Variant Parser
597
598     The senf::VariantParser is a discriminated union of parsers. It is also used for optional fields
599     (using senf::VoidPacketParser as one possible variant which is a parser parsing nothing).  A
600     senf::VariantParser is not really a collection in the strict sense: It only ever contains one
601     element, the \e type of which is determined by the discriminant.
602
603     For Example, we look at the DTCP HELLO Packet as defined in the UDLR Protocol (see <a
604     href="http://tools.ietf.org/html/rfc3077">RFC 3077</a>)
605
606     \code
607     DTCPHelloPacket hello (...);
608
609     if (hello->ipVersion() == 4) {
610         typedef DTCPHelloPacket::Parser::v4fbipList_t FBIPList;
611         FBIPList::container fbips (hello->v4fbipList());
612         for (FBIPList::container::iterator i (fbips.begin()); i != fbips.end(); ++i)
613             std::cout << *i << std::endl;
614     }
615     else { // if (hello->ipVersion() == 6)
616         typedef DTCPHelloPacket::Parser::v6fbipList_t FBIPList;
617         FBIPList::container fbips (hello->v6fbipList());
618         for (FBIPList::container::iterator i (fbips.begin()); i != fbips.end(); ++i)
619             std::cout << *i << std::endl;
620     }
621     \endcode
622
623     This packet has a field \c ipVersion() which has a value of 4 or 6. Depending on the version,
624     the packet contains a list of IPv4 or IPv6 addresses. Only one of the fields \c v4fbipList() and
625     \c v6fbipList() is available at a time. Which one is decided by the value of \c
626     ipVersion(). Trying to access the wrong one will provoke undefined behavior.
627
628     Here we have used the variants discriminant (the \c ipVersion() field) to select, which field to
629     parse. More generically, every variant field should have a corresponding member to test for it's
630     existence:
631     \code
632     if (hello->has_v4fbipList()) {
633         ...
634     }
635     else { // if (hello->has_v6fbipList())
636         ...
637     }
638     \endcode
639
640     A variant can have more than 2 possible types and you can be sure, that exactly one type will be
641     accessible at any time.
642
643     It is not possible to change a variant by simply changing the discriminant:
644     \code
645     // INVALID CODE:
646     hello->ipVersion() = 6;
647     \endcode
648     Instead, for each variant field there is a special member which switches the variant to that
649     type. After switching the type, the field will be in it's initialized (that is mostly zero)
650     state.
651     \code
652     std::vector<senf::INet6Address> addrs (...);
653
654     // Initialize the IPv6 list
655     hello->init_v6fbipList();
656
657     // Copy values into that list
658     DTCPHelloPacket::Parser::v6fbipList_t::container fbips (hello->v6fbipList());
659     fbips.resize(addrs.size());
660     std::copy(addrs.begin(), addrs.end(), fbips.begin());
661     \endcode
662
663     \note Here we have documented the default variant interface as it is preferred. It is possible
664         to define variants in a different way giving other names to the special members (\c has_\e
665         name or \c init_\e name etc.). This must be documented with the composite or protocol parser
666         which defines the variant.
667
668     \section packet_usage_annotation Annotations
669
670     Sometimes we need to store additional data with a packet. Data, which is not part of the packet
671     itself but gives us some information about the packet: A timestamp, the interface the packet was
672     received on or other processing related information.
673
674     This type of information can be stored using the annotation interface. The following example
675     will read packet data and will store the read timestamp as a packet annotation.
676
677     \code
678     struct Timestamp {
679         senf::ClockService::clock_t value;
680     };
681
682     std::ostream & operator<<(std::ostream & os, Timestamp const & tstamp) {
683         os << tstamp.value; return os;
684     }
685
686     senf::EthernetPacket packet (senf::EthernetPacket::create(senf::noinit));
687     sock.read(packet.data(), 0u);
688     packet.annotation<Timestamp>().value = senf::ClockService::now();
689     \endcode
690
691     In the same way, the annotation can be used later
692
693     \code
694     if (senf::ClockService::now() - packet.annotation<Timestamp>().value
695             > senf::ClockService::seconds(1)) {
696         // this packet is to old
697         // ...
698     }
699     \endcode
700
701     It is very important to define a specific structure (or class or enum) type for each type of
702     annotation. \e Never directly store a fundamental type as an annotation: The name of the type is
703     used to look up the annotation, so you can store only one annotation for each built-in type. \c
704     typedef does not help since \c typedef does not introduce new type names, it only defines an
705     alias.
706
707     The annotation type must support the output \c operator<< for description purposes
708     (e.g. for the \ref senf::Packet::dump() "Packet::dump()" member).
709
710     Of course, the annotation structure can be arbitrary. However, one very important caveat: If the
711     annotation is not a POD type, it needs to inherit from senf::ComplexAnnotation. A type is POD,
712     if it is really just a bunch of bytes: No (non-static) members, no constructor or destructor and
713     no base classes and all it's members must be POD too. So the following annotation is complex
714     since \c std::string is not POD
715
716     \code
717     struct ReadInfo : senf::ComplexAnnotation
718     {
719         std::string interface;
720         senf::ClockService::clock_t timestamp;
721     };
722
723     // ...
724
725     packet.annotation<ReadInfo>().interface = "eth0";
726     packet.annotation<ReadInfo>().timestamp = senf::ClockService::now();
727
728     // Or store a reference to the annotation for easier access
729
730     ReadInfo & info (packet.annotation<ReadInfo>());
731
732     if (info.interface == "eth0") {
733         // ...
734     }
735     \endcode
736
737     Conceptually, all annotations always exist in every packet, there is no way to query, whether a
738     packet holds a specific annotation.
739
740     You should use annotations economically: Every annotation type used in your program will
741     allocate an annotation slot in \e all packet data structures. So don't use hundreds of different
742     annotation types if this is not really necessary: Reuse annotation types where possible or
743     aggregate data into larger annotation structures. The best solution is to use annotations only
744     for a small number of packet specific informations. If you really need to manage a train-load of
745     data together with the packet consider some other way (e.g. place the packet into another class
746     which holds that data).
747
748     \see senf::Packet::annotation() \n
749         senf::dumpPacketAnnotationRegistry() for annotation debugging and optimization
750  */
751
752 /** \page packet_new Defining new Packet types
753
754     Each packet is specified by the following two components:
755
756     \li A protocol parser which defines the protocol specific fields
757     \li A packet type class which is a policy class defining the packet
758
759     \autotoc
760
761     \see <a href="../../../../HowTos/NewPacket/doc/html/index.html">NewPacket HowTo</a>
762
763     \section packet_new_parser The protocol parser
764
765     The protocol parser is simply a composite parser. It defines all the protocol
766     fields. Additionally, the protocol parser may have additional members which will then be
767     accessible via the \c -> operator of the packet. Possibilities here are e.g. checksum
768     calculation and validation, packet validation as a whole and so on.
769
770     Defining a protocol parser is quite simple:
771     \code
772     struct EthernetPacketParser : public PacketParserBase
773     {
774     #   include SENF_FIXED_PARSER()
775
776         SENF_PARSER_FIELD( destination, MACAddressParser    );
777         SENF_PARSER_FIELD( source,      MACAddressParser    );
778         SENF_PARSER_FIELD( type_length, UInt16Parser );
779
780         SENF_PARSER_FINALIZE(EthernetPacketParser);
781     };
782     \endcode
783
784     There are a lot of other possibilities to define fields. See \ref packetparsermacros for a
785     detailed description of the macro language which is used to define composite parsers.
786
787     \see
788         \ref packetparsermacros
789
790     \section packet_new_type The packet type policy class
791
792     This is a class which provides all the information needed to integrate the new packet type into
793     the packet library:
794
795     \li It provides the type of the protocol parser to use
796     \li It provides information on how the next protocol can be found and where the payload resides
797         in this packet
798     \li It provides methods to initialize a new packet and get information about the packet size
799
800     All this information is provided via static or typedef members.
801
802     \code
803     struct EthernetPacketType
804         : public PacketTypeBase,
805           public PacketTypeMixin<EthernetPacketType, EtherTypes>
806     {
807         typedef PacketTypeMixin<EthernetPacketType, EtherTypes> mixin;
808         typedef ConcretePacket<EthernetPacketType> packet;
809         typedef EthernetPacketParser parser;
810
811         using mixin::nextPacketRange;
812         using mixin::initSize;
813         using mixin::init;
814
815         static factory_t nextPacketType(packet p);
816         static void dump(packet p, std::ostream & os);
817         static void finalize(packet p);
818     };
819
820     typedef EthernetPacketType::packet EthernetPacket;
821     \endcode
822
823     The definition of senf::EthernetPacket is quite straight forward. This template works for most
824     simple packet types.
825
826     \see \ref senf::PacketTypeMixin \n
827         \ref senf::PacketTypeBase \n
828         \ref senf::PacketRegistry
829  */
830
831 \f
832 // Local Variables:
833 // mode: c++
834 // fill-column: 100
835 // c-file-style: "senf"
836 // indent-tabs-mode: nil
837 // ispell-local-dictionary: "american"
838 // mode: auto-fill
839 // compile-command: "scons -u doc"
840 // End: