目录

一、网卡设备简介

二、虚拟网卡驱动程序编写

2.1 init初始函数编写( vir_dev_register() )

 2.2 发包函数编写( vir_dev_xmit() )

2.3  收包函数编写( vir_dev_rcpacket() )

三、运行测试

3.1 编译加载

3.2 网卡启动及ip地址配置

3.3 ping测试

 四、总结

        网卡设备主要负责对网络数据包进行收发操作。网卡主要有两个功能：接收数据和发送数据。它将上层协议传递下来的数据包传递给Linux内核，并且将Linux内核的数据发送出去。

        与字符设备不同，网卡设备在/dev目录下没有对应文件，但在/sys/class/net目录下可以查看网卡。接下来，我们简单介绍一下网卡的收发包流程。

（1）网卡收包

        step1：网卡芯片获取网线上的物理帧，并检查物理帧的CRC，保证完整性；

        step2：网卡芯片去除物理帧头，得到MAC数据包；

        step3：网卡芯片检查MAC包中的目的MAC地址，如果和本网卡MAC不一致则丢弃（混杂模式除外）；

        step4：网卡芯片将MAC帧拷贝到内部缓冲区，触发硬件中断；

        step5：网卡驱动程序通过中断处理函数，构造sk_buff，将其拷贝到内存中，交付内核处理。

（2）网卡发包

        step1：网卡驱动程序将上层协议传递下来的数据包（IP数据包）构造成MAC包；

        step2：网卡驱动程序将MAC包拷贝至网卡芯片内部缓冲区；

        step3：网卡芯片将MAC包封装成物理帧，添加同步信息和CRC校验，通过网线发送出去（网线上所有网卡都能收到该帧）。

        本章节编写一个虚拟网卡驱动程序，利用ping命令发包，然后构造一个发包函数伪造一个收的ping包函数，实现该虚拟网卡能ping通任何ip地址。

        （1）使用alloc_netdev()函数分配一个net_device结构体；

        （2）设置net_device结构体成员；

        （3）使用register_netdev()来注册net_device结构体；

        （1）使用netif_stop_queue()来阻止上层向网络设备驱动层发送数据包；

        （2）使用收包函数( vir_dev_rcpacket() )伪造收的ping函数；

        （3）使用dev_kfree_skb()函数释放发送的sk_buff缓冲区；

        （4）更新发送统计信息；

        （5）使用netif_wake_queue()唤醒被阻塞的上层；

        （1）交换ethhdr结构体的“源/目”MAC地址；

        （2）交换iphdr结构体的“源/目” IP地址；

        （3）使用ip_fast_csum()来重新获取iphdr结构体的校验码；

        （4）修改数据类型（发送ping包为0x08，接收ping包类型为0x00）；

        （5）使用dev_alloc_skb()构造一个新的sk_buff；

        （6）调用skb_reserve()预留2字节的头部空间，16字节对齐，（以太网的协议头长度是14个字节）；

        （7）将skb_buff->data复制到新的sk_buff中 利用skb_put动态扩大数据区，避免溢出；

        （8）设置新的sk_buff的其他成员；

        （9）调用eth_type_trans()获取上层协议；

        （10）更新接收的统计信息，调用netif_rx()来传递sk_buff数据包。

【完整源代码及Makefile下载链接】

        本章编写了一个简单的网卡驱动程序，该驱动程序只实现了ndo_start_xmit操作方法。驱动程序中vir_dev_rcpacket()函数将上层传递来的待发送数据进行了源地址和目的地址的交换，又返回给了系统上层，实现了类似于回环接口的功能。