链路层实现 接下来实现网络层

cmd/arp/main.go

@@ -0,0 +1,104 @@
+package main
+
+import (
+	"flag"
+	"log"
+	"net"
+	"os"
+
+	"netstack/tcpip"
+	"netstack/tcpip/link/fdbased"
+	"netstack/tcpip/link/tuntap"
+	"netstack/tcpip/network/arp"
+	"netstack/tcpip/network/ipv4"
+	"netstack/tcpip/stack"
+)
+
+// 链路层主要负责管理网卡和处理网卡数据，
+// 包括新建网卡对象绑定真实网卡，更改网卡参数，接收网卡数据，去除以太网头部后分发给上层，接收上层数据，封装以太网头部写入网卡。
+// 需要注意的是主机与主机之间的二层通信，也需要主机有 ip 地址，
+// 因为主机需要通过 arp 表来进行二层寻址，而 arp 表记录的是 ip 与 mac 地址的映射关系，所以主机的 ip 地址是必须的。
+// 经过上面的实验我们已经知道，只要配好路由，我们在系统发送的数据就都可以进入到 tap 网卡，
+// 然后程序就可以读取到网卡数据，进行处理，实现对 arp 报文的处理，那如果我们继续处理 ip 报文、tcp 报文就可以实现整个协议栈了。
+func main() {
+	flag.Parse()
+	if len(flag.Args()) < 2 {
+		log.Fatal("Usage: ", os.Args[0], " <tap-device> <local-address/mask>")
+	}
+
+	log.SetFlags(log.Lshortfile | log.LstdFlags)
+	tapName := flag.Arg(0)
+	cidrName := flag.Arg(1)
+
+	log.Printf("tap: %v, cidrName: %v", tapName, cidrName)
+
+	parsedAddr, cidr, err := net.ParseCIDR(cidrName)
+	if err != nil {
+		log.Fatalf("Bad cidr: %v", cidrName)
+	}
+
+	// 解析地址ip地址，ipv4或者ipv6地址都支持
+	var addr tcpip.Address
+	var proto tcpip.NetworkProtocolNumber
+	if parsedAddr.To4() != nil {
+		addr = tcpip.Address(parsedAddr.To4())
+		proto = ipv4.ProtocolNumber
+	} else if parsedAddr.To16() != nil {
+		addr = tcpip.Address(parsedAddr.To16())
+		//proto = ipv6.ProtocolNumber
+	} else {
+		log.Fatalf("Unknown IP type: %v", parsedAddr)
+	}
+
+	// 虚拟网卡配置
+	conf := &tuntap.Config{
+		Name: tapName,
+		Mode: tuntap.TAP,
+	}
+
+	var fd int
+	// 新建虚拟网卡
+	fd, err = tuntap.NewNetDev(conf)
+	if err != nil {
+		log.Fatal(err)
+	}
+
+	// 启动tap网卡
+	tuntap.SetLinkUp(tapName)
+	// 设置路由
+	tuntap.SetRoute(tapName, cidr.String())
+
+	// 获取mac地址
+	mac, err := tuntap.GetHardwareAddr(tapName)
+	if err != nil {
+		panic(err)
+	}
+
+	// 抽象网卡的文件接口
+	linkID := fdbased.New(&fdbased.Options{
+		FD:      fd,
+		MTU:     1500,
+		Address: tcpip.LinkAddress(mac),
+	})
+
+	// 新建相关协议的协议栈
+	s := stack.New([]string{ipv4.ProtocolName, arp.ProtocolName},
+		[]string{}, stack.Options{})
+
+	// 新建抽象的网卡
+	if err := s.CreateNamedNIC(1, "vnic1", linkID); err != nil {
+		log.Fatal(err)
+	}
+
+	// 在该协议栈上添加和注册相应的网络层
+	if err := s.AddAddress(1, proto, addr); err != nil {
+		log.Fatal(err)
+	}
+
+	// 在该协议栈上添加和注册ARP协议
+	if err := s.AddAddress(1, arp.ProtocolNumber, arp.ProtocolAddress); err != nil {
+		log.Fatal(err)
+	}
+
+	select {}
+}

tcpip/network/READMD.md

@@ -0,0 +1,19 @@
+# CIDR地址的计算方法
+
+CIDR无类域间路由，打破了原本的ABC类地址的规划限定，使用地址段分配更加灵活，日常工作中也经常使用，也正是因为其灵活的特点使我们无法一眼辨认出网络号、广播地址、网络中的第一台主机等信息，本文主要针对这些信息的获得介绍一些计算方法。
+
+当给定一个IP地址，比如18.232.133.86/22，需要求一下这个IP所在网络的 网络地址、子网掩码、广播i地址、这个网络的第一台主机的IP地址：
+
+斜线后是22并不是8的整数倍，直接很难看出结果，所以需要通过一系列的计算。
+
+1. 先用8的整数倍对22进行切割：22 = 16+6 ，所以这个IP地址的前16位保持不动即18.232.
+
+2. 发现问题出在了第三个8位上，这8位中前面6位被拿来做了网络号，后面2位被拿去做了主机号，所以将这8位转化为二进制得到10000101，拿出前6位为<100001>。这是得到了全部的网络号为 18.232.<100001>
+
+3. 将主机号全部置0便是网络地址，18.232.<100001><00>.<00000000>即网络地址为18.232.132.0
+
+4. 同时也得到了这个网络的第一台主机的ip地址，18.232.<100001><00>.<00000001>即18.232.132.1
+
+5. 将主机位全部置1便是广播地址，18.232.<100001><11>.<11111111>即18.232.135.255
+
+6. 子网掩码可以直接使用22计算即可，即前22位都为1，其余为0，即255.255.252.0

tcpip/stack/stack.go

@@ -144,6 +144,12 @@ func (s *Stack) CreateNIC(id tcpip.NICID, linkEP tcpip.LinkEndpointID) *tcpip.Er
 	return s.createNIC(id, "", linkEP, true)
 }
 
+// CreateNamedNIC creates a NIC with the provided id and link-layer endpoint,
+// and a human-readable name.
+func (s *Stack) CreateNamedNIC(id tcpip.NICID, name string, linkEP tcpip.LinkEndpointID) *tcpip.Error {
+	return s.createNIC(id, name, linkEP, true)
+}
+
 // 新建一个网卡对象，并且激活它 激活就是准备好熊网卡中读取和写入数据
 func (s *Stack) createNIC(id tcpip.NICID, name string, linkEP tcpip.LinkEndpointID, enable bool) *tcpip.Error {
 	ep := FindLinkEndpoint(linkEP)