网卡驱动_WDS

参考 cs89x0.c

1.网卡驱动程序与网络驱动程序的区别
网卡驱动程序：网络驱动程序中最底层的驱动，
主要工作：把上面发下来的数据发送出去，收到数据后构造一个包抛给上层。有收发能力就可以了。

2.网卡设备驱动框架

app:  socket
--------------------------------------------------
           ---------------
           --------------- 若干层网络协议--纯软件
           ---------------
           ---------------
ndo_start_xmit ||  /\ 
               \/  ||  netif_rx   sk_buff
           ---------------
          硬件相关的驱动程序(要提供hard_start_xmit, 有数据时要用netif_rx上报)           
--------------------------------------------------
               硬件  

(1).分配net_device结构
(2).设置
　　①提供发包函数：netdev_tx_t net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);
　　②提供收包函数：int netif_rx(struct sk_buff *skb);
(3).注册：register_netdevice
(4).硬件相关操作

由上可知，网卡驱动与上层软件之间的数据交换是通过struct sk_buff进行的，上层传下来一个sk_buff给到网卡驱动，网卡发出去；网卡驱动收到数据后构造一个sk_buff包发给上层软件。

3.当应用程序ping自己网卡的ip的时候，根本就不会调用到网卡驱动的ndo_start_xmit和netif_rx函数，在网卡驱动的上层就已经返回了。这也是为什么只注册一个网卡设备结构体就能ping通自己的原因。也就表明了Ip是个纯软件的概念，此时ifconfig列举出的RX/TX统计信息是不会变化的。当ping其它网卡的Ip地址的时候，上层软件才会把数据包丢给驱动。

4.当有多个网卡的时候，不同的网卡最好不要处于同一个网段中，因为若存在于同一个网段中，主机根本就不知道应该从哪个网卡中把数据发送出去。主机会优先选择与目的Ip处于同一网段的网卡。

5.可以在ndo_start_xmit()加dump_stack()来查调试上层软件的发包机制。

6.示例驱动
伪造一个目的ip网卡进行应答，使能ping通其它Ip的网卡

/*
 * 参考 drivers\net\cs89x0.c
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/printk.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_device.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/ip.h>


#include <asm/irq.h>
#include <linux/atomic.h>

static struct net_device *vnet_dev;

/*
iph = ip_hdr(skb);
static inline struct ethhdr *eth_hdr(const struct sk_buff *skb)
*/

static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    /* 参考LDD3 */
    unsigned char *type;
    struct iphdr *ih = ip_hdr(skb);
    __be32 tmp;
    unsigned char    tmp_dev_addr[ETH_ALEN];
    struct ethhdr *ethhdr = eth_hdr(skb);

    struct sk_buff *rx_skb;

    // 从硬件读出/保存数据
    /* 对调"源/目的"的mac地址 */
    //ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;
    memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);

    /* 对调"源/目的"的ip地址 */
    //ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));
    tmp = ih->saddr;;
    ih->saddr = ih->daddr;
    ih->daddr = tmp;

    //((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */
    //((u8 *)daddr)[2] ^= 1;
    type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);
    //printk("tx package type = %02x\n", *type);
    /* 修改类型, 原来0x8表示ping, 0表示reply */
    *type = 0;

    ih->check = 0; /* and rebuild the checksum (ip needs it) */
    ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih, ih->ihl); /*here oops: Unable to handle kernel paging request at virtual address ffff800600000000*/

    /* 构造一个sk_buff */
    rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);
    skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */
    memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);

    /* Write metadata, and then pass to the receive level */
    rx_skb->dev = dev;
    rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);
    rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don't check it */

    /* 假装接收到数据更新统计信息 */
    dev->stats.rx_packets++;
    dev->stats.rx_bytes += skb->len;

    /* 提交sk_buff */
    netif_rx(rx_skb);
}

static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    static int cnt = 0;
    printk("virt_net_send_packet cnt = %d\n", ++cnt);

    /* 对于真实的网卡, 把skb里的数据通过网卡发送出去 */
    netif_stop_queue(dev); /* 停止该网卡的队列 */
    /* ...... */             /* 把skb的数据写入网卡 */

    /* 构造一个假的sk_buff,上报，类型回环，使ping其它Ip也能成功*/
    emulator_rx_packet(skb, dev); /*tmp commit out!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*/

    netif_wake_queue(dev); /* 数据全部发送出去后,唤醒网卡的队列，实际的网卡是在发送完后产生中断，在中断服务函数中唤醒队列*/

    /* 更新统计信息 这些统计信息ifconfig可以看到 */
    dev->stats.tx_packets++;
    dev->stats.tx_bytes += skb->len;

    dev_kfree_skb (skb);   /* 释放skb */

    return 0;
}

static const struct net_device_ops virt_net_ndops = {
    .ndo_start_xmit        = virt_net_send_packet,
};


static int virt_net_init(void)
{
    /* 1. 分配一个net_device结构体 */
    vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", NET_NAME_UNKNOWN, ether_setup); /* alloc_etherdev */

    /* 2. 设置 */
    vnet_dev->netdev_ops = &virt_net_ndops; /*上层软件通过这个函数把sk_buff丢给网卡驱动*/

    /* 设置MAC地址 */
    vnet_dev->dev_addr[0] = 0x11; /*vnet_dev->dev_addr在alloc_netdev时已经分配了空间的*/
    vnet_dev->dev_addr[1] = 0x22;
    vnet_dev->dev_addr[2] = 0x33;
    vnet_dev->dev_addr[3] = 0x44;
    vnet_dev->dev_addr[4] = 0x55;
    vnet_dev->dev_addr[5] = 0x66;

    /* 设置下面两项才能ping通  why? */
    vnet_dev->flags           |= IFF_NOARP;
    //vnet_dev->features        |= NETIF_F_NO_CSUM;

    /* 3. 注册 */
    //register_netdevice(vnet_dev);
    register_netdev(vnet_dev);

    return 0;
}

static void virt_net_exit(void)
{
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
}

module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);

MODULE_AUTHOR("thisway.diy@163.com,17653039@qq.com");
MODULE_LICENSE("GPL");