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babyos2（39） network(5)
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前面为babyos2 实现了发送IP数据报，但只测试了同一个局域网内发送，而当目的IP跟发送发自己的IP不在同一局域网内时，babyos2会把IP数据报发往网关。而如何测试是否发送成功，首先想到的是ping。ping使用ICMP（Internet控制报文协议）。 ICMP经常被认为是 IP层的一个组成部分。它传递差错报文以及其他需要注意的信息。ICMP报文通常被 IP层或更高层协议( TCP或UDP)使用。一些 ICMP报文把差错报文返回给用户进程。 ICMP报文有多种类型，如请求回显，回显应答，目的不可达，源端被关闭，重定向，超时，地址掩码请求等。我们这里只关注请求回显和回显应答。 目前从用户态发起ping请求时机还不成熟（需要socket)，暂时让babyos2从内核态发送ICMP报文，当收到请求时发送reply，及接收reply等。 1. ICMP 回显请求和回显应答报文格式 2. ICMP echo request bool icmp_t::echo_request(uint32 ip, uint16 id, uint16 seq, uint8* data, uint32 len) { uint32 total = len + sizeof(icmp_echo_hdr_t); net_buf_t* buffer = os()->get_net()->alloc_net_buffer(total); if (buffer == NULL) { console()->kprintf(RED, "ICMP echo_request, alloc net buffer failed, total: %u\n", total); return false; } console()->kprintf(GREEN, "send an icmp echo request to ip: "); net_t::dump_ip_addr(ip); console()->kprintf(GREEN, " seq: %u\n", seq); icmp_echo_hdr_t hdr; hdr.init(ECHO_REQUEST, /* type */ 0, /* code */ 0, /* check sum */ net_t::htons(id), /* id */ net_t::htons(seq)); /* seq no */ hdr.m_check_sum = net_t::check_sum((uint8 *) &hdr, sizeof(icmp_echo_hdr_t)); buffer->m_data = (uint8 *) buffer + sizeof(net_buf_t); buffer->m_data_len = total; uint8* p = buffer->m_data; memcpy(p, &hdr, sizeof(icmp_echo_hdr_t)); if (data != NULL && len != 0) { p += sizeof(icmp_echo_hdr_t); memcpy(p, data, len); } os()->get_net()->get_ip()->transmit(ip, buffer->m_data, total, ip_t::PROTO_ICMP); os()->get_net()->free_net_buffer(buffer); return true; }代码比较简单，初始化一个报文头， ip表示向哪个地址发送ping请求； id是为了当系统中有多个ping同时发起请求时，当收到回复时识别是回复的那个ping的请求，一般会传进程ID，这里我们暂时只从内核发出请求，所以传0； seq表示序列号，一般是一个递增的数字，表示序列； data表示发送的数据，暂时不发任何数据，len为0. 准备号头后，计算校验和，然后分配一个buffer用于存储信息，最后发出去。 2. ICMP echo receive receive表示收到一个ICMP报文，我们首先判断它的类型，根据类型做处理 void icmp_t::receive(net_buf_t* buf, uint32 ip) { uint8 type = *(uint8 *) buf->m_data; switch (type) { case ECHO_REQUEST: echo_request_receive(buf, ip); break; case ECHO_REPLY: echo_reply_receive(buf, ip); break; default: console()->kprintf(RED, "receive an icmp package, but not support the type %x now.\n", type); break; } }暂时只支持 ECHO_REQUEST跟ECHO_REPLY，分别表示收到一个ICMP echo请求跟答复。 void icmp_t::echo_request_receive(net_buf_t* buf, uint32 ip) { icmp_echo_hdr_t* hdr = (icmp_echo_hdr_t *) buf->get_data(); uint16 check_sum = net_t::check_sum(buf->get_data(), buf->get_data_len()); if (check_sum != 0) { console()->kprintf(RED, "receive an icmp echo request, but checksum is error: %x.\n", check_sum); return; } console()->kprintf(GREEN, "receive an icmp echo request from ip: "); net_t::dump_ip_addr(ip); console()->kprintf(GREEN, " seq: %u\n", net_t::ntohs(hdr->m_seq_no)); echo_reply(ip, net_t::ntohs(hdr->m_id), net_t::ntohs(hdr->m_seq_no), NULL, 0); } void icmp_t::echo_reply_receive(net_buf_t* buf, uint32 ip) { icmp_echo_hdr_t* hdr = (icmp_echo_hdr_t *) buf->get_data(); uint16 check_sum = net_t::check_sum((uint8 *) hdr, sizeof(icmp_echo_hdr_t)); if (check_sum != 0) { console()->kprintf(RED, "receive an icmp echo reply, but checksum is error: %x.\n", check_sum); return; } console()->kprintf(WHITE, "receive an icmp echo reply from ip: "); net_t::dump_ip_addr(ip); console()->kprintf(WHITE, " seq: %u\n", net_t::ntohs(hdr->m_seq_no)); }当收到一个请求时，需要答复，当收到一个答复时只简单打印一些信息表示收到答复。 3.ICMP echo reply bool icmp_t::echo_reply(uint32 ip, uint16 id, uint16 seq, uint8* data, uint32 len) { uint32 total = len + sizeof(icmp_echo_hdr_t); net_buf_t* buffer = os()->get_net()->alloc_net_buffer(total); if (buffer == NULL) { console()->kprintf(RED, "ICMP echo_reply, alloc net buffer failed, total: %u\n", total); return false; } console()->kprintf(GREEN, "send an icmp echo reply to ip: "); net_t::dump_ip_addr(ip); console()->kprintf(GREEN, " seq: %u\n", seq); icmp_echo_hdr_t hdr; hdr.init(ECHO_REPLY, /* type */ 0, /* code */ 0, /* check sum */ net_t::htons(id), /* id */ net_t::htons(seq)); /* seq no */ hdr.m_check_sum = net_t::check_sum((uint8 *) &hdr, sizeof(icmp_echo_hdr_t)); buffer->m_data = (uint8 *) buffer + sizeof(net_buf_t); buffer->m_data_len = total; uint8* p = buffer->m_data; memcpy(p, &hdr, sizeof(icmp_echo_hdr_t)); if (data != NULL && len != 0) { p += sizeof(icmp_echo_hdr_t); memcpy(p, data, len); } os()->get_net()->get_ip()->transmit(ip, buffer->m_data, total, ip_t::PROTO_ICMP); os()->get_net()->free_net_buffer(buffer); return true; }答复跟请求类似，代码比较简单，不做过多解释。 4.测试 上图是启动两个虚拟机，其中一个向另一个发送ICMP echo请求，可以发现104向105发送请求，105收到请求并作出答复，104收到答复。 这是wireshark抓包的结果。 下一步是测试ping baidu，因为babyos2暂时不支持DNS，所以先在linux上ping baid.com得到它的IP，再让babyos2向这个IP发送ICMP echo请求： 可以发现向111.13.101.208发送ICMP echo request，因为该IP不在同一局域网内，将数据包发送到了网关，IP 182.168.1.1，然后收到了来自111.13.101.208的ICMP echo reply。 从抓到的包来看，确实收到了来自baidu的回显答复。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 到目前为止babyos2具有了简单的往某个IP发送数据报的能力，此时实现socket IF_INET的时机已基本成熟，前面实现过通过socket进行进程间通信，通过网络与之相似但要复杂一些，特别是有连接的SOCK_STREAM 需要实现TCP。但无连接的SOCK_DGRAM 跟SOCK_RAW已经能够实现。 后面的计划： 1）socket SOCK_RAW, 测试方式是用户进程ping，通过SOCK_RAW发送ICMP echo请求 2）socket SOCK_DGRAM, 需要先支持UDP 3）socket SOCK_STREAM，需要支持TCP |
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