关于LWIP的一点记录（二）

LWIP的一点记录（二）"/>

关于LWIP的一点记录（二）

网络数据包（pbuf）
当数据在各层之间传递时，LWIP极力避免数据的copy
struct pbuf{

struct pbuf* next;//形成pbuf链
void *payload;	  //数据指针，可能指向pbuf的RAM，也可能ROM，但并未指向数据区起址，而是留了一个offset，用来填充TCP，IP首部等
u16_t len,tot_len,ref;//数据总长，剩余长度（包括本pbuf）,被引用次数
u8_t type,flags;	//4种类型之一，

}
四类pbuf：
typedef enum{

PBUF_RAM,//内存堆
PBUF_ROM,
PBUF_REF,
PBUF_POOL//内存池

}pbuf_type;

PBUF_RAM类型：从代码看，并没有用链表，而是直接一块装下（貌似符合内存堆分配的意思），maybe一般不装太大的数据？
内存池由于初始化已经搞定了结构与大小，所以分配速度比内存堆快（内存堆要在链上找、比较、截取、标记之类的）
系统初始化内存池时，会搞两类POOL：
MEMP_PBUF_POOL(包含pbuf结构和590B的TCP包空间)：申请PBUF_POOL类型时，协议栈根据所需大小分配一个或多个MEMP_PBUF_POOL；
MEMP_PBUF：主要用于分配给PBUF_ROM和PBUF_REF类型，仅有一个pbuf结构，没有数据区，当payload指向ROM时为PBUF_ROM类型，指向RAM时为PBUF_REF类型
so,PBUF_RAM类型对应内存堆分配，其他三种对应内存池分配？
大数据包形成pbuf链时，只需第一个节点的offset留出首部空间就行了，后面节点的payload可以直接指向自己的数据区
以上四种类型可以通过链表自由组合（maybe）
另：PBUF_REF和PBUF_ROM的payload需要用户自己指定

数据包pbuf申请的俩参数：类型和层次（TRANSPORT、IP、LINK、RAW）
分成传输、网络、链路、原始四个层次是因为要填充本层的东西（调整offset），
但从程序上来讲，可以参考 netif->ARP->IP->TCP/UDP->应用层 这样的数据流向来分层分析

pbuf_free：从给定的节点开始ref-1，判断是0则删除，看下一个，不是0则停止
所以给pbuf_free的节点一定应当是要删除数据包的首节点，或者是被其他地方引用过的节点（更新ref），否则会出问题

网络接口（netif）:代表一个实际的物理网卡，包括IP、MAC、输入输出函数、状态等，所有的netif形成一条单链，用于后面查找匹配
其中还包含loop_first和loop_last指针，作为本地回环数据链的头尾指针，本地回环的pbuf被挂到这个链上，
通过周期性调用netif_poll在链上取数据递交给IP层，不会实际经过网卡
etharp_raw从内存堆申请pbuf并组装arp包（请求或者响应）
底层接到数据包后调用ethernet_input(注册在netif上的回调)，根据以太网首部的帧类型判断，
if是IP数据包则交给etharp_ip_input（同时可以选择加入ARP缓存表）；
if是ARP包（请求或响应），交给etharp_arp_input，比较目的IP看下是不是给我的，是的话加入缓存表，不是的话尽量加（没空位就算了），
再看下ARP包的操作码，如果是给我的且需要应答，则把拿到的这个包改动一下（填上mac等）再发回去
单播包发送流程：首先需要知道mac，所以调etharp_query去缓存表里找mac，返回一个表项索引，if状态是stable可以直接发；若为empty（表示是新建的表项无mac），则把状态置为pending并发ARP询问mac（如果之前已经是pending，说明还没拿到响应，也发一次ARP），如果单播包中有数据包的话，就先挂在pending后面（缓冲），等收到ARP响应状态变为stable后发送
etharp_find_entry根据IP寻找ARP表中对应的表项，没有时返回最小的empty表项，if表满了且要求替换时，顺序为：
最老的stable表项——>最老的无缓冲数据的pending表项——>最老的有数据缓冲的pending表项（这里看程序貌似是把后面的数据直接删了，等不到ARP也不考虑抢救一下了）
etharp_update_arp_entry负责维护arp缓存表，调etharp_find_entry返回表项后，设置stable、netif、ethaddr、年龄，如果后面挂着数据就发出去
据说PBUF_REF,POOL,RAM类型的pbuf需要先拷再挂，防止发送之前被别的地方改了 ———— so，ROM是可以直接挂，不会被改？
子网优点：合理分配不同子网主机数；分隔各网段通信量；方便管理
子网跟平时用的192.168不是一回事，子网中的主机是有唯一IP的
192.168这种局域网内部主机通过NAT路由器维护一个NAT路由转换表来实现与公网IP的通信
其中一种实现方式为端口多路复用：NAT路由器为每个内网与外网的连接对应一个唯一的端口，记录在NAT转换表中
缺点：需要使用端口号才行，所以只适用于TCP、UDP；转换过程需要改端口、校验等，效率下降一点

ip_output：首先使用ip_route寻找跟目的IP处于同一子网的netif，然后填充首部、TTL、地址等参数，
比较如果是本地回环地址则送给netif_loop_output，如果比mtu大，则送给ip_frag分片，然后调用注册在netif上的output发送

分片结构：一个RAM类型链接一个REF类型
ip_input：首先判断协议、各部分长度、校验和等，不对则丢弃；
然后根据目的地址遍历比较自己的netif链，看看有没有匹配的（从进来那个netif开始，因为可能性最大）———— 目的是校验ip数据报是不是给自己的
如果是给自己的或者是广播就可以准备重组分片ip_reass，然后向上递交 ———— 过滤数据不是应该在硬件层面由mac地址搞定吗？还是说mac过滤完软件还是要用IP再过滤一遍？
如果不是给自己的且非广播，则在ip_forward中根据目的IP重新找接口（在同一子网或者默认路由，类似ip_route），if找到的接口不是进来的那个，则转发
转发前TTL-1，if TTL = 0则返回超时ICMP ———— 像是个路由器哦
如果没有给出正确的协议类型，则返回不可达ICMP

关于分片的结构：
struct ip_reassdata{

struct ip_reassdata * next;	//形成单链
struct pbuf * p;
struct ip_hdr iphdr;
u16_t datagram_len;			//已收到数据长度
u8_t flags;					//是否收到最后一片
u8_t timer;					//相当于TTL，减到0时干掉本条重装链

}
所有链上的pbuf总数有个IP_REASS_MAX_PBUFS（默认10）的上限，古老版本没有分片和重组功能
ip_reass_chain_frag_into_datagram_and_validate：每拿到一个分片调用一次
start = offset，end = offset + len，之间就是本分片在整个数据报中的范围，比较范围并插入，重叠时删除

如前所述，LWIP可发送超时和目的不可达的ICMP，对于差错报文则直接丢弃
重定向：路由器发现由别人转发更好，用ICMP告诉发报人
5种查询报文中，LWIP只实现了一种：回送请求或回答（ping使用，为诊断通信）
ICMP攻击：大量ICMP回送请求耗尽目标主机的带宽和资源