网桥原理及源代码详解(转)[@more@]* 解析ie_minix */[color=green]/* 概述:* 该代码在FB中提供桥接功能,不过他只是在以太网接口上工作,能提供多个逻辑桥* ,我们称为组,组是由一组有相同组ID的接口组成,组ID的范围在1到2^16-1之间.* 打开桥的功能是通过sysctl net.link.ether.bridge=1来启动的.* 而sysctl net.link.ether.bridge_cfg是把以太网接口进行分组的命令,如:* sysctl net.link.ether.bridge_cfg="vr0:1,vr1:1,fxp0:2,fxp1:2" 该命令的结果* 为网卡vr0和vr1可以进行相互通信,fxp0和fxp1之间可以互相转发,等于是分为俩组了.* 但目前的该项设置还不能进行多组成员和单向控制,即一块卡可以为多个组的成员和某卡* 与另外卡的数据单向流动.在本文中,我将结合代码来讲解如何实现以上的功能.* 在本代码中,重要的数据结构是cluster_softc,他主要是记录一个组的接口所连接的机器* 的硬件地址,该地址数组存储采用HASH算法,据我所知,4.4版和OpenBSD版的HASH函数算法根本不同,* 我们在下面的代码分析过程中将看到,我也将讲解两个版本的不同之处,说实话,该算法我根本看* 不懂(OpenBSD),估计该算法应该有相关的论文描述.* 代码的学习顺序:* 由于在if_ethersubr.c中的ether_input函数接到一数据包后,先查看bridge功能是否打开,* 即判断全局变量do_bridge是否为1(该变量是由上面讲的sysctl来控制的),为真的话就调用* 本文中的函数bridge_in(详细可看我写的"ethernet网络驱动代码详解"),所以在本文中的* bridge_in函数是第一个被调用的.该函数的作用是在上面讲的哪个重要的数据结构中查找* 目标地址要通过本机的哪块卡发送,当然其中还涉及到多播,广播和是否将网卡进行分组以* 及是否发送方,目的方经过的本机网卡是否被分在同组中等,在完成后,如果成功找到了发送* 到目的地机器和本机直接相连的网卡就返回该网卡的ifnet结构指针(该结构可连接所描述的卡* 的所有信息,见我所写的"关于FreeBSD4.4网络源代码接口层数据结构ifnet分析说明"),然后* if_ethersubr.c中的ether_input函数还要查看是否是发给本机的包,如果不是则调用本文的* bridge_forward函数进行数据的转发,这就是本文的主要功能.和交换机的原理有点类似.* 性能分析:* 由于在进行桥转发的过程中,是一定要使网卡工作在混杂模式的,所以进行网桥工作的卡要选购* 性能好的网卡,我个人觉得intel,3com等比较适合,其他的如rtl8139卡最好只用来做实验,不要* 用于实际的工作中(如果要我说明原因,请看看他的驱动程序你就知道了,但单机上网没关系),另* 外,PCI漕内不要其他的卡(如声卡等),我们知道,网卡驱动程序目前在BSD中工作于中断驱动模式,* 也就是说,进来一个包就能产生一个中断,而中断的系统开销有多达大家可以查看内核代码,总之* 是非常大,如果你是四块卡,而且担任网桥及一些过滤功能的话,肯定数据包通过量会比较大,那么* 中断产生的频率是平常一块卡的十几甚至是几十倍(平常的卡一个是数据量不大,另一个是不在混* 杂模式下).要想桥工作的效率提高,建议去除本机处理针对本机的高层协议处理,如IP协议等,或改* 写驱动程序为半轮询模式(使用timeout读卡的数据是否到达),OpenBSD中的bridge是真正的把bridge做* 为一个设备来编写的,配备了标准的设备驱动程序,不过我还没有完全分析过,大概的看了看,觉得* 比FreeBSD中的桥功能要强很多啊!* 如何驱动一个网桥:* 首先在内核配置文件中加入以下一行:* option BRIDGE* 注:我所使用的4.4版本是必须的,当前版本不需要这样,可以kld动态加载.* 重新编译核心后重启,使用 sysctl net.link.ether.bridge=1启动桥功能.* 如果想把网卡编组,使用 sysctl net.link.ether.bridge_cfg="设备:组号,设备:组号,..."即完成.*/[/color]/** 此处略去BSD版权申明*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include /*--------------------*/#define HASH_SIZE 8192 /* HASH表的大小,必须是2的权数 *//*hash表,该表存放与本机各块卡相连机器的硬件地址*/typedef struct hash_table {struct ifnet * name; /*与某机器相连的本机网卡的ifnet结构指针*/u_char etheraddr[6]; /*某台机器的硬件地址*/u_int16_t used; /*这是一个是否在用(某机器是否活动)的标志*/} bdg_hash_table ;/**哈稀函数,我不理解他的算法,难道这样就不会产生同义字了吗?*/#define HASH_FN(addr) ( ntohs( ((u_int16_t *)addr)[1] ^ ((u_int16_t *)addr)[2] & (HASH_SIZE -1))/** 下面的结构存储了本机的各卡的硬件地址.*/struct bdg_addr {u_char etheraddr[6] ;/*本机卡的硬件地址*/u_int16_t _padding ;/*这个成员还象没看到他用过*/};/** 这就是我们上面说的组,每块卡都有一个cluster_softc结构*/struct cluster_softc {u_int16_t cluster_id; /*组的ID号*/u_int16_t ports;/*顺序号*/bdg_hash_table *ht;/*和该卡所连接的机器MAC地址哈稀表首指针*/struct bdg_addr *my_macs; /* 本卡的硬件地址 */};extern struct protosw inetsw[]; /* 在netinet/ip_input.c中 */extern u_char ip_protox[]; /* 在netinet/ip_input.c中 */static int n_clusters; /* 组的数量*/static struct cluster_softc *clusters; /*定义一个组的全局初始指针*/#define BDG_MUTED(ifp) (ifp2sc[ifp->if_index].flags & IFF_MUTE) /*检查本机某卡是否桥启用*/#define BDG_MUTE(ifp) ifp2sc[ifp->if_index].flags |= IFF_MUTE /*禁止本机的该卡桥功能*/#define BDG_CLUSTER(ifp) (ifp2sc[ifp->if_index].cluster)/*根据卡在核心的唯一序号定位他的cluster_softc结构指针*/#define BDG_SAMECLUSTER(ifp,src) (src == NULL || BDG_CLUSTER(ifp) == BDG_CLUSTER(src) /*俩卡是否在同一组里?*//*src==NULL代表数据包来自ether_output函数.*/#ifdef __i386__/*比较两个地址是否相同,硬件地址是6个字节,所以他先比较后面的长字(4个字节),再比较前一个字(2个字节)*/#define BDG_MATCH(a,b) ( ((u_int16_t *)(a))[2] == ((u_int16_t *)(b))[2] && *((u_int32_t *)(a)) == *((u_int32_t *)(b)) /*以下是比较广播地址*/#define IS_ETHER_BROADCAST(a) ( *((u_int32_t *)(a)) == 0xffffffff && ((u_int16_t *)(a))[2] == 0xffff #else/* 非i386的机器不一定按长字或字对齐,所以按字节的方式比较. */#define BDG_MATCH(a,b) (!bcmp(a, b, ETHER_ADDR_LEN) #define IS_ETHER_BROADCAST(a) (!bcmp(a, "377377377377377377", 6))#endif/**以下两句是调试用的.*/#define DDB(x) x#define DEB(x)static int bdginit(void);/*申明bridge初始化函数*/static void parse_bdg_cfg(void);/*申明sysctl的字符参数分解函数*/static int bdg_ipf; /* bridge中的IPFilter */static int bdg_ipfw;#if 0 /* 调试用的打印信息 */static char *bdg_dst_names[] = {"BDG_NULL ","BDG_BCAST ","BDG_MCAST ","BDG_LOCAL ","BDG_DROP ","BDG_UNKNOWN ","BDG_IN ","BDG_OUT ","BDG_FORWARD " };#endif/** 以下系统初始化几个结构*/static struct bdg_stats bdg_stats ;/*该结构用于统计信息*/static struct callout_handle bdg_timeout_h ;/*用于保存timeout函数返回值*//* 把一网络接口加到组中,当然如果定义的组不存在的话,就建立一个该组.*/static struct cluster_softc *add_cluster(u_int16_t cluster_id, struct arpcom *ac){struct cluster_softc *c = NULL;/*这是准备用于返回的加入(没有该组就是建立的)组结构*/int i;for (i = 0; i < n_clusters ; i++) /*遍历所有组,n_clusters在加入后或建立后会++*/if (clusters[i].cluster_id == cluster_id)/*有该组号吗?*/goto found;/*有,跳过建立一个新的,直接到加入该组,此时i+全局变量clusters的内容是发现该组的cluster_softc指针*//* 我们要在此建立一个新的组*/c = malloc((1+n_clusters) * sizeof (*c), M_IFADDR, M_NOWAIT | M_ZERO);/*分配这么多干吗,错了吗?没有,看后面就知道了,他进行了举家搬迁,把前面的都搬过来了*/if (c == NULL) {/* 分配失败 */printf("-- bridge: cannot add new cluster
");/*应该加上,no memory说明*/return NULL;}/*分配一个HASH表给该卡,要用掉蛮多内存的,即12*8K*/c[n_clusters].ht = (struct hash_table *)malloc(HASH_SIZE * sizeof(struct hash_table),M_IFADDR, M_WAITOK | M_ZERO);if (c[n_clusters].ht == NULL) {/*没内存了,很少出现此情况*/printf("-- bridge: cannot allocate hash table for new cluster
");free(c, M_IFADDR);/*HASH表没分配到,当然前面分配到的cluster_softc结构要释放掉*/return NULL;}/*分配一存放本机网卡硬件地址的表*/c[n_clusters].my_macs=(struct bdg_addr *)malloc(BDG_MAX_PORTS * sizeof(struct bdg_addr),M_IFADDR, M_WAITOK | M_ZERO);if (c[n_clusters].my_macs == NULL) { /*内存分配不成功*/printf("-- bridge: cannot allocate mac addr table for new cluster
");free(c[n_clusters].ht, M_IFADDR);/*上面跟这个结构有关的已分配结构都要释放*/free(c, M_IFADDR);return NULL;}c[n_clusters].cluster_id = cluster_id;/*新组的ID号*/c[n_clusters].ports = 0;/*在新组中加入的卡*//** 在这个地方就开始了前面说是否错了的处理的地方,意思是把原来分配的组的指针数组拷贝到新的组中.*/if (n_clusters > 0) {for (i=0; i < n_clusters; i++)/*因为n_clusters在上面已经设置完了,不需要i=<*/c[i] = clusters[i]; /*搬家了*//** */for (i = 0 ; i < if_index && i < BDG_MAX_PORTS; i++)/*if_index是系统内的所有网卡数*/if (ifp2sc[i].cluster != NULL)ifp2sc[i].cluster = c + (ifp2sc[i].cluster - clusters);free(clusters, M_IFADDR);/*释放掉老的cluster_softc*/}clusters = c;/*重新定位全局变量指针,新的cluster_softc指针数组的头指针为新分配的C*/i = n_clusters;n_clusters++;found:c = clusters + i; /* 刚申请的组指针 */bcopy(ac->ac_enaddr, &(c->my_macs[c->ports]), 6); /*把本网卡的硬件地址存入刚申请的组中*/c->ports++;/*该组的网卡数加一块*/return c;}/** 关闭桥转发, 并在接口卡上去掉混杂模式,HASH表和网卡的分组也去除*/static voidbridge_off(void){struct ifnet *ifp ;int i, s;DEB(printf("bridge_off: n_clusters %d
", n_clusters)IFNET_RLOCK();/*新加的,老版本中没有,其定义为mtx_lock(&ifnet_lock),好象是互斥锁,我没有研究过.关于ifnet_lock,是定义在if.c中,mtx结构,应该是互斥体结构,之所以加上他,应该是和SMP有关系.*/TAILQ_FOREACH(ifp, &ifnet, if_link) {/*if_link是ifnet链表中的下一个ifnet*/struct bdg_softc *b;if (ifp->if_index >= BDG_MAX_PORTS)/*一般不会出现这种情况*/continue; /* */b = &(ifp2sc[ifp->if_index]);if ( b->flags & IFF_BDG_PROMISC {/*如果网卡在混杂模式就做下面的工作*/s = splimp();/*关网络中断*/ifpromisc(ifp, 0);/*去掉混杂模式,ifp是要去掉该模式的网卡的ifnet结构指针.*/splx(s);/*开网络中断*/b->flags &= ~(IFF_BDG_PROMISC|IFF_MUTE) ;DEB(printf(">> now %s%d promisc OFF if_flags 0x%x bdg_flags 0x%x
",ifp->if_name, ifp->if_unit,ifp->if_flags, b->flags)}b->flags &= ~(IFF_USED) ;/*去掉IFF_USED标志,既不再桥转发了.*/b->cluster = NULL;/*该卡所在的组的指针也置空.*/bdg_stats.s[ifp->if_index].name[0] = '';/*当然统计信息也要改了.*/}IFNET_RUNLOCK();/*解互斥锁,看到这应该明白了,互斥锁是在修改ifnet结构和bdg_stats结构时进行保护的.*/s = splimp();for (i=0; i < n_clusters; i++) {/*所有组*/free(clusters[i].ht, M_IFADDR);/*把HASH表释放掉*/free(clusters[i].my_macs, M_IFADDR);/*把在组中记录本机网卡硬件地址的空间释放掉*/}if (clusters != NULL)free(clusters, M_IFADDR);/*释放组占用的空间*/clusters = NULL;/*置组的头的指针为空*/n_clusters =0;/*卡分组的数量也重新置0*/splx(s);}/** 把所有卡都置为混杂模式.*/static voidbridge_on(void){struct ifnet *ifp ;int s ;IFNET_RLOCK();/*看前面bridge_off函数有说明*/TAILQ_FOREACH(ifp, &ifnet, if_link) {/*遍历整个ifnet结构*/struct bdg_softc *b = &ifp2sc[ifp->if_index];if ( !(b->flags & IFF_USED) /*如果没有在使用*/continue ;if ( !( ifp->if_flags & IFF_UP) {/*如果接口关闭*/s = splimp();if_up(ifp);/*打开接口,在if.c中,调用if_route函数,比较复杂,到讲route.c和radix.c的时候再讲*/splx(s);}if ( !(b->flags & IFF_BDG_PROMISC) {/*是否在混杂模式?*/int ret ;s = splimp();ret = ifpromisc(ifp, 1);/*设置混杂模式,1是加上混杂模式,0是取消混杂模式*/splx(s);b->flags |= IFF_BDG_PROMISC ;/*在该卡的bdg_softc结构中也加上混杂模式*/DEB(printf(">> now %s%d promisc ON if_flags 0x%x bdg_flags 0x%x
",ifp->if_name, ifp->if_unit,ifp->if_flags, b->flags)}if (b->flags & IFF_MUTE) {/*去掉阻塞*/DEB(printf(">> unmuting %s%d
", ifp->if_name, ifp->if_unit)b->flags &= ~IFF_MUTE;}}IFNET_RUNLOCK();}/***该函数在执行系统命令 sysctl net.link.ether.bridge 和sysctl net.link.ether.bdg_cfg后*/static voidreconfigure_bridge(void){bridge_off();/*先关闭所有卡的桥转发,该函数在上面*/if (do_bridge) {/*如果桥转发打开了,就执行分析bdg_cfg设置的字符串*/if (if_index >= BDG_MAX_PORTS) {printf("-- sorry too many interfaces (%d, max is %d),"" disabling bridging
", if_index, BDG_MAX_PORTS);do_bridge=0;return;}parse_bdg_cfg();/*分析字符串,该函数在下面*/bridge_on();/*打开所有卡的桥转发,该函数的描述在上面*/}}static char bridge_cfg[1024]; /* in BSS so initialized to all NULs *//**分析字符串函数,如:...bdg_cfg=vr0:1,vr1:1,fxp0:2,fxp1:2 也就是说对卡进行分组时,要把卡的名称,设备号,及组号*分解出来,该函数不和内核有太多牵连,纯粹是字符串分解函数,按照目前的这种分解情况,每块卡只能存在于一个组中,*如果我们希望他能在多个组中应该怎么办?而且一卡多组的情况是非常有用的,如:*..........................................|*..........................................| ...Internet 入口*................................._____________________*.................................|.......卡1 ........|*.................................|.卡2...........卡3.| 透明网桥A*.................................|___________________|*...................................|..............|*...................................|..............|*................................主机B...........主机C*说明:网桥A是一个有三块卡的FreeBSD主机,其中卡1通向Internet* 主机B是认证服务器,主机C是数据库服务器.* 要求从Internet进入的数据包只能到主机B进行认证,认证后该机IP地址存入主机A的缓冲,才能和C通讯* 也就是说卡1和卡2是同组,卡1同卡3在认证后将是同组,关于A记录已认证IP地址的方法,我认为最好使用* patricia树,但在树中只存储主机路由及认证信息.*/static voidparse_bdg_cfg(){char *p, *beg ;int l, cluster;static char *sep = ", ";for (p = bridge_cfg; *p ; p++) {struct ifnet *ifp;int found = 0;char c;/*该函数在libc库中,index.c中.如下:*//*index(p, ch)register const char *p, ch;{for (;; ++p) {if (*p == ch)return((char *)p);if (!*p)return((char *)NULL);}}*/if (index(sep, *p)) /* 由上面的解释可知道,跳过',号' 和 'TAB键 ' */continue ;/* 卡名是由小写字母和数字组成,如:vr0,fxp0,等 */for ( beg = p ; islower(*p) || isdigit(*p) ; p++ /*循环开始,是小写或数字时继续*/;l = p - beg ; /* 得到了名字的长度*/if (l == 0) /* 长度是0当然是不行的 */break ;if ( *p != ':' /* 紧接的后面的字符如果不是":",那么就假定默认为组1 */cluster = 1 ;elsecluster = strtoul( p+1, &p, 10);/*字符转换为无符号整数*/c = *p; /*暂时把p指针中的东西保存到C中,因为要把0(字符串结尾)放到*p中,以后再换回*/*p = '';/** 开始在接口列表中查找该网卡名*/IFNET_RLOCK(); /* 互斥锁 */TAILQ_FOREACH(ifp, &ifnet, if_link) {/*遍历整个ifnet结构*/char buf[IFNAMSIZ];snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%d", ifp->if_name, ifp->if_unit);/*把卡名字和子设备号合并放到buf中,如:名字=vr,子设备号=0,合并后为vr0*/if (!strncmp(beg, buf, max(l, strlen(buf)))) {/*比较我们参数的设备名和buf中的相等吗?*/struct bdg_softc *b = &ifp2sc[ifp->if_index];if (ifp->if_type != IFT_ETHER && ifp->if_type != IFT_L2VLAN) {/*不是以太网卡*/printf("%s is not an ethernet, continue
", buf);continue;}if (b->flags & IFF_USED) {/*如果接口卡中有该标志,那他已经用于bridge了.*/printf("%s already used, skipping
", buf);break;}b->cluster = add_cluster(htons(cluster), (struct arpcom *)ifp);/*调用前面的函数,把卡加入到组中.*/b->flags |= IFF_USED ;/*加上bridge开始使用标志*/sprintf(bdg_stats.s[ifp->if_index].name, /*打印信息到屏幕*/"%s%d:%d", ifp->if_name, ifp->if_unit, cluster);DEB(printf("--++ found %s next c %d
",bdg_stats.s[ifp->if_index].name, c)found = 1;/*置发现标志*/break ;}}IFNET_RUNLOCK();/*解互斥锁*/if (!found)/*没找到接口,可能是你参数输入错误*/printf("interface %s Not found in bridge
", beg);*p = c;/*换回来*/if (c == '')break; /* 到了字符串结尾 */}}/** 如果使用的是SYSCTL_PROC来定义一个控制节点,那么第7个参数是一个处理函数指针,以下这两个函数都是处理函数*/static intsysctl_bdg(SYSCTL_HANDLER_ARGS) /*以下是在sysctl.h中关于SYSCTL_HANDLER_ARGS的说明*//*#define SYSCTL_HANDLER_ARGS struct sysctl_oid *oidp, void *arg1, int arg2, struct sysctl_req *req */{int error, oldval = do_bridge ;/*把do_bridge放到oldval中暂时保存*/error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2, req);/*该函数把数据放到全局结构变量oidp中*//*由于oidp中有指向do_bridge的指针,所以*//*sysctl中的=xxx的值将放到do_bridge中*/DEB( printf("called sysctl for bridge name %s arg2 %d val %d->%d
",oidp->oid_name, oidp->oid_arg2, oldval, do_bridge); if (oldval != do_bridge)/*如果和原来的值不同,就重新设置bridge*/reconfigure_bridge();return error ;}/** 和上面是一样的,这里就不多解释了.他们不同之处是一个是整数型,一个是字符串型*/static intsysctl_bdg_cfg(SYSCTL_HANDLER_ARGS){int error = 0 ;char old_cfg[1024] ;/*不同的地方,即是字符串*/strcpy(old_cfg, bridge_cfg) ;/*字符串拷贝,已经检查过,没有溢出产生.如有兴趣,可查LIBC库*/error = sysctl_handle_string(oidp, bridge_cfg, oidp->oid_arg2, req);DEB(printf("called sysctl for bridge name %s arg2 %d err %d val %s->%s
",oidp->oid_name, oidp->oid_arg2,error,old_cfg, bridge_cfg);)if (strcmp(old_cfg, bridge_cfg))reconfigure_bridge();return error ;}static intsysctl_refresh(SYSCTL_HANDLER_ARGS){if (req->newptr)reconfigure_bridge();/*该函数在上面*/return 0;}SYSCTL_DECL(_net_link_ether);/*申明一节点,表示下面的SYSCTL将继承该节点*/SYSCTL_PROC(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_cfg, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,&bridge_cfg, sizeof(bridge_cfg), &sysctl_bdg_cfg, "A","Bridge configuration");/*网卡的分组,"A"代表参数是字符串,sysctl_bdg_cfg是处理的函数的名称*/SYSCTL_PROC(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,&do_bridge, 0, &sysctl_bdg, "I", "Bridging");/*对桥转发开关的控制,sysctl_bdf是控制函数,"I"代表参数是整数型*/SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipfw, CTLFLAG_RW,&bdg_ipfw,0,"Pass bridged pkts through firewall");/*对桥的防火墙的开关*/SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipf, CTLFLAG_RW,&bdg_ipf, 0,"Pass bridged pkts through IPFilter");/*包过滤的开关*//*因为下面都是控制整数型变量,所以做一个宏*/#define SY(parent, var, comment) static int var ; SYSCTL_INT(parent, OID_AUTO, var, CTLFLAG_RW, &(var), 0, comment);/*以下的SYSCTL大都用于防火墙控制*/int bdg_ipfw_drops;SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipfw_drop,CTLFLAG_RW, &bdg_ipfw_drops,0,"");int bdg_ipfw_colls;SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipfw_collisions,CTLFLAG_RW, &bdg_ipfw_colls,0,"");SYSCTL_PROC(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_refresh, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_WR,NULL, 0, &sysctl_refresh, "I", "iface refresh");#if 1 SY(_net_link_ether, verbose, "Be verbose");SY(_net_link_ether, bdg_split_pkts, "Packets split in bdg_forward");SY(_net_link_ether, bdg_thru, "Packets through bridge");SY(_net_link_ether, bdg_copied, "Packets copied in bdg_forward");SY(_net_link_ether, bdg_dropped, "Packets dropped in bdg_forward");SY(_net_link_ether, bdg_copy, "Force copy in bdg_forward");SY(_net_link_ether, bdg_predict, "Correctly predicted header location");SY(_net_link_ether, bdg_fw_avg, "Cycle counter avg");SY(_net_link_ether, bdg_fw_ticks, "Cycle counter item");SY(_net_link_ether, bdg_fw_count, "Cycle counter count");#endifSYSCTL_STRUCT(_net_link_ether, PF_BDG, bdgstats,CTLFLAG_RD, &bdg_stats , bdg_stats, "bridge statistics");static int bdg_loops ;static voidbdg_timeout(void *dummy){static int slowtimer; /*会初始化为0*/if (do_bridge) {/*桥转发打开了就执行下面的*/static int age_index = 0 ;int l = age_index + HASH_SIZE/4 ;/*l=2048,因为HASH表内放的是指针,每个指针占用4字节,所以/4表示有多少个指针*/int i;/**/if (l > HASH_SIZE)/*这时候l=2048,怎么可能>HASH_SIZE(9182)*/l = HASH_SIZE ;for (i=0; ibdg_hash_table *bdg_table = clusters[i].ht;/*该网卡的HASH表*/for (; age_index < l ; age_index++)/*遍历整个HASH表*/if (bdg_table[age_index].used) /*如果该成员被使用了*/bdg_table[age_index].used = 0 ;/*清除掉,但我不清楚为什么不同时清除成员name,如果在此时bridge_in正接收*//*到包,会把name保存到old变量中,会不会出问题呢?(可看看下面的bridge_in)*/else if (bdg_table[age_index].name) {bdg_table[age_index].name = NULL ;}}if (age_index >= HASH_SIZE)age_index = 0 ;if (--slowtimer <= 0 {/*经过5次的bdg_timeout后,才为0*/slowtimer = 5 ;/*由于在初始化时,slowtimer被置为0,所以在函数第一次被调用时,次处总会被执行*/bridge_on() ; /* 打开桥的一些设置,看上面的该函数说明.*/bdg_loops = 0 ;}}bdg_timeout_h = timeout(bdg_timeout, NULL, 2*hz ;/*启动监视器*/}/** 查找包的目的地,返回值如下:* BDG_BCAST 广播包,这种包是要发送到每一个接口的* BDG_MCAST 多播包* BDG_LOCAL 该包是发送给本机的一个包,如果该机做为透明网桥放火墙,应该拦截该包,并做特殊处理* BDG_DROP 该包必须抛弃* other 其他类型的包**/static __inlinestruct ifnet *bridge_dst_lookup(struct ether_header *eh, struct cluster_softc *c){/*eh是以太网包的头部*/struct ifnet *dst ;int index ;struct bdg_addr *p ;bdg_hash_table *bt; /*HASH表入口指针 */if (IS_ETHER_BROADCAST(eh->ether_dhost))/*是广播地址吗?*/return BDG_BCAST ;/*是的就返回广播地址标志*/if (eh->ether_dhost[0] & 1)/*硬件地址的最后一位是1吗?即是多播地址吗*/return BDG_MCAST ;/*是的就返回多播地址标志*//** 以下循环是查看本机的所有网卡的硬件地址是否和eh中的目的地址相同,相同就是发送到本机的.*/for (index = c->ports, p = c->my_macs; index ; index--, p++ /*在cluster_softc结构中遍历本机所有网卡*/if (BDG_MATCH(p->etheraddr, eh->ether_dhost) /*和这块卡的硬件地址相同吗?*/return BDG_LOCAL ;/*相同就返回本地的标志*//** 如果以上都不是,那么在HASH表中查找一下,目的地和本机的那块卡相连.*/index= HASH_FN( eh->ether_dhost ;/*HASH查找,精华部分,查到该地址在HASH表的第index个偏移*/bt = &(c->ht[index]);/*定位该HASH条目的入口*/dst = bt->name;/*得到与目的地机器相连的本机某网卡的ifnet结构指针*/if ( dst && BDG_MATCH( bt->etheraddr, eh->ether_dhost) return dst ;/*返回该指针*/elsereturn BDG_UNKNOWN ;/*否则没查到,我不知道什么时候将出现该情况.*/}/*** bridge_in() 函数由if_ethersubr.c中的ether_input函数调用,在该函数中会判断bridge功能是否打开,如果打开* 既调用该函数.ether_input函数会根据返回值决定是否调用我们即将讲的下一个函数bridge_forward.* 函数入口:* eh 进入以太网包的以太网包头.* ifp ifnet结构,即该包是从哪块卡进来的.(ifnet包含了卡的所有信息)** 函数返回: 目的地要进过本机哪块网卡发送,即那块卡的ifnet结构指针.说明如下* BDG_BCAST 广播地址* BDG_MCAST 多播地址* BDG_LOCAL 不需要转发,该包是发给本机的.* BDG_DROP 该包要丢弃* ifp 即将发送的网卡的ifnet指针.**/static struct ifnet *bridge_in(struct ifnet *ifp, struct ether_header *eh){int index;struct ifnet *dst , *old ;bdg_hash_table *bt; /* 将用来放置当前HASH表中该地址的HASH指针的位置 */int dropit = BDG_MUTED(ifp) ;/** HASH_FN宏在上面的函数中已经有描述.不过在这里是查看对方的MAC地址是否以前有记录(即在HASH表中查找)*/index= HASH_FN(eh->ether_shost);/*这中HASH的查找方法是否有问题,是否会产生同义词?他的算法是MAC地址的*//*[1]和[2]两字节互补后在和HASH长度-1相与,那他认为是唯一值,这是不可靠的.*//*我们可以利用该情况生成同义词,进行HASH覆盖,带着次问题我又查看了OpenBSD*//*的源代码,他的算法又是另外一种,请看OpenBSD的Alley算法(Bob Jenkins):*//*#define mix(a,b,c) 本人因能力有限,看不懂OpenBSD的算法do { a -= b; a -= c; a ^= (c >> 13); b -= c; b -= a; b ^= (a << ; c -= a; c -= b; c ^= (b >> 13); a -= b; a -= c; a ^= (c >> 12); b -= c; b -= a; b ^= (a << 16); c -= a; c -= b; c ^= (b >> 5); a -= b; a -= c; a ^= (c >> 3); b -= c; b -= a; b ^= (a << 10); c -= a; c -= b; c ^= (b >> 15); } while (0)u_int32_tbridge_hash(struct bridge_softc *sc, struct ether_addr *addr) 下面的更看不懂了,OpenBSD的哈稀函数{u_int32_t a = 0x9e3779b9, b = 0x9e3779b9, c = sc->sc_hashkey;b += addr->ether_addr_octet[5] << 8;b += addr->ether_addr_octet[4];a += addr->ether_addr_octet[3] << 24;a += addr->ether_addr_octet[2] << 16;a += addr->ether_addr_octet[1] << 8;a += addr->ether_addr_octet[0];mix(a, b, c);return (c & BRIDGE_RTABLE_MASK);}如果你不懂得以上的算法,那么桥的技术应该说还没精通.本人就是这样,不是谦虚.计算机搞到后面基本上就是拼算法的先进与合理性.*/bt = &(ifp2sc[ifp->if_index].cluster->ht[index]);/*当然假定index没有同义词,那么就/*可以找到该MAC地址在HASH表的入口了*/bt->used = 1 ;/*该MAC的HASH指针开始启用.*/old = bt->name ;/*暂时存放到old中,记住,大家看看timeout中对bt->name的清除是多么的重要啊*/if ( old { /* 为真就是以前就填充过,说明该机器以前发过包通过本机. */if (!BDG_MATCH( eh->ether_shost, bt->etheraddr) {/*看看上次对方机器的包的源硬件地址和本次的地址相同吗?*/bdg_ipfw_colls++ ;/*不同,有问题,其实这里的操作有点类似ARP中的.*/bt->name = NULL ;} else if (old != ifp) {/*源地址是对的,但本机接收网卡发生了更换(重新设置了网卡)或源机器移动了.环回也有可能*/bt->name = ifp ; /* 指向新的正确的接收网卡的ifnet结构 */printf("-- loop (%d) %6D to %s%d from %s%d (%s)
",bdg_loops, eh->ether_shost, ".",ifp->if_name, ifp->if_unit,old->if_name, old->if_unit,BDG_MUTED(old) ? "muted":"active");/*打印信息到屏幕*/dropit = 1 ;/*在本次转发中是否转发,1是不转发,就是说在发现上面的那种情况后,不转发该包*/if ( !BDG_MUTED(old) {if (++bdg_loops > 10)BDG_MUTE(old) ;}}}/** 把发送方的地址写到HASH表中.*/if (bt->name == NULL) {/*因为发送方是第一次发送包.*/DEB(printf("new addr %6D at %d for %s%d
",eh->ether_shost, ".", index, ifp->if_name, ifp->if_unit)bcopy(eh->ether_shost, bt->etheraddr, 6);/*把发送方的以太网硬件地址放到HASH表中该发送方HASH索引的地方.*/bt->name = ifp ;}dst = bridge_dst_lookup(eh, ifp2sc[ifp->if_index].cluster);/*调用上面说明的函数来查找目的地要经过的本机网卡.*//** BDG_STAT是对bdg_port_stat结构进行操作,统计各种包的in的数量(做++操作)*/BDG_STAT(ifp, BDG_IN);switch ((uintptr_t)dst) {case (uintptr_t)BDG_BCAST:case (uintptr_t)BDG_MCAST:case (uintptr_t)BDG_LOCAL:case (uintptr_t)BDG_UNKNOWN:case (uintptr_t)BDG_DROP:BDG_STAT(ifp, dst);break ;default :if (dst == ifp || dropit)BDG_STAT(ifp, BDG_DROP);elseBDG_STAT(ifp, BDG_FORWARD);break ;}if ( dropit {/*不转发为真吗?*/if (dst == BDG_BCAST || dst == BDG_MCAST || dst == BDG_LOCAL)dst = BDG_LOCAL ;/*如果是发送给本机的包,即上面那些条件成立,返回该标志由ether_input函数处理*/elsedst = BDG_DROP ;/*该标志返回给ether_input后,该函数会把包抛弃*/} else {if (dst == ifp)/*如果包来自该接口,又要发送到该接口,当然应该丢弃该包*/dst = BDG_DROP;}DEB(printf("bridge_in %6D ->%6D ty 0x%04x dst %s%d
",eh->ether_shost, ".",eh->ether_dhost, ".",ntohs(eh->ether_type),(dst <= BDG_FORWARD) ? bdg_dst_names[(int)dst] :dst->if_name,(dst <= BDG_FORWARD) ? 0 : dst->if_unit); return dst ;/*返回的值是给ether_input函数的*/}/* 该函数由ether_input函数(if_ethersubr.c中)调用,作用是把包转发到相应的网络接口* 参数dst是将要被转发的接口,当然,他可以是一个接口,也有可能是一组或所有接口.* 该函数内是作为放火墙代码的放置地的理想地方.非同组接口过滤,以太层包过滤,IP层包过滤* 或自己编写的钩子都可以在此实现.*/static struct mbuf *bdg_forward(struct mbuf *m0, struct ifnet *dst){/*该宏的作用是把先前保存的以太网包头部恢复到mbuf中.*/#define EH_RESTORE(_m) do { /*关于M_PREPEND宏我在以前的文章中讲过,该宏是对mbuf进行操作,在此处是在mbuf前申请以太网头部长度的空间*/M_PREPEND((_m), ETHER_HDR_LEN, M_DONTWAIT); if ((_m) == NULL) { bdg_dropped++; return NULL; } if (eh != mtod((_m), struct ether_header *)) bcopy(&save_eh, mtod((_m), struct ether_header *), ETHER_HDR_LEN); else bdg_predict++; } while (0);struct ether_header *eh; /*暂时存放以太网头部*/struct ifnet *src; /*该包是本机的哪块网卡接收的*/struct ifnet *ifp, *last; /*转发包时要用到的一些临时存放ifnet结构的指针*/int shared = bdg_copy ; /* 看前面的sysctl宏 */int once = 0; /* 代表只发送一次 */struct ifnet *real_dst = dst ; struct ip_fw_args args;#ifdef PFIL_HOOKS /* PFIL_HOOKS 即包过滤钩子*/struct packet_filter_hook *pfh;/* 包过滤钩子结构*/int rv;#endif /* PFIL_HOOKS 即包过滤钩子*/struct ether_header save_eh;DEB(quad_t ticks; ticks = rdtsc()args.rule = NULL; /*放火墙规则*//* 关于这一些放火墙及DUMMYNET,我没有研究过,有兴趣的可以自己扩展研究 */for (;m0->m_type == MT_TAG; m0 = m0->m_next)if (m0->_m_tag_id == PACKET_TAG_DUMMYNET) {args.rule = ((struct dn_pkt *)m0)->rule;shared = 0;}if (args.rule == NULL)bdg_thru++; eh = mtod(m0, struct ether_header *);/*eh指向了m0中的以太网头部*/src = m0->m_pkthdr.rcvif; /*接收该包的本机的网卡接口的ifnet结构指针*/if (src == NULL) /* 代表包是从ether_output函数输出,即从本机的上层协议输出 */dst = bridge_dst_lookup(eh, ifp2sc[real_dst->if_index].cluster);if (dst == BDG_DROP) { /* 这种情况不会发生,因为在ether_input函数中已经对BDG_DROP进行了过滤 */printf("xx bdg_forward for BDG_DROP
");m_freem(m0);bdg_dropped++;/*统计丢弃的包数量*/return NULL;}if (dst == BDG_LOCAL) { /* 这种情况不会发生,因为在ether_input函数中已经对BDG_DROP进行了过滤 */printf("xx ouch, bdg_forward for local pkt
");return m0;}if (dst == BDG_BCAST || dst == BDG_MCAST) {/* need a copy for the local stack */shared = 1 ;}/* 在这是做了一个和ip_output中类似的过滤器,当放火墙已经打开,并且包不是从ether_output输出的时候(* 会过滤两次).当然在此处还可以限制一些非IP包,其他链路层的包.*/if (src != NULL && (#ifdef PFIL_HOOKS((pfh = pfil_hook_get(PFIL_IN, &inetsw[ip_protox[IPPROTO_IP]].pr_pfh)) != NULL && bdg_ipf !=0) ||#endif(IPFW_LOADED && bdg_ipfw != 0))) {int i;if (args.rule != NULL && fw_one_pass)goto forward; /* 包已经处理过了,直接到forward转发 */i = min(m0->m_pkthdr.len, max_protohdr) ;if ( shared || m0->m_len < i) {m0 = m_pullup(m0, i) ;if (m0 == NULL) {printf("-- bdg: pullup failed.
") ;bdg_dropped++;return NULL ;}eh = mtod(m0, struct ether_header *);}bcopy(eh, &save_eh, ETHER_HDR_LEN); /*保存以太网头部,以后用EH_RESTORE恢复 */m_adj(m0, ETHER_HDR_LEN); /* 剥掉头部 */#ifdef PFIL_HOOKS/** NetBSD风格的过滤器*/if (pfh != NULL && m0->m_pkthdr.len >= sizeof(struct ip) && ntohs(save_eh.ether_type) == ETHERTYPE_IP) {/** 调用放火墙前,要确定是IP包.*/struct ip *ip = mtod(m0, struct ip *);/*指向IP头部*/ip->ip_len = ntohs(ip->ip_len);ip->ip_off = ntohs(ip->ip_off);do {if (pfh->pfil_func) {rv = pfh->pfil_func(ip, ip->ip_hl << 2, src, 0, &m0);/*过滤*/if (m0 == NULL) {bdg_dropped++;return NULL;}if (rv != 0) {EH_RESTORE(m0); /* 恢复以太网头部 */return m0;}ip = mtod(m0, struct ip *);}} while ((pfh = TAILQ_NEXT(pfh, pfil_link)) != NULL);/** 到这时,放火墙已经通过了该包, 恢复IP指针和把IP内的一些成员转回到网络字节顺序*/ip = mtod(m0, struct ip *);ip->ip_len = htons(ip->ip_len);ip->ip_off = htons(ip->ip_off);}#endif /* PFIL_HOOKS结束 */if (!IPFW_LOADED || bdg_ipfw == 0) {EH_RESTORE(m0); /* 恢复以太网头部 */goto forward; /* 不使用ipfw, 直接转发 */}/** 下面的代码和if_ethersubr.c:ether_ipfw_chk()非常类似*/args.m = m0; /* 将查看的包 */args.oif = NULL; /* 输入的ifnet */args.divert_rule = 0; /* 目前不支持定向的规则 */args.next_hop = NULL; /* 目前也不支持转发的规则 */args.eh = &save_eh; /* 头部 */i = ip_fw_chk_ptr(&args);m0 = args.m;if (m0 != NULL)/*通过了*/EH_RESTORE(m0); /* 恢复以太网头部 */if ( (i & IP_FW_PORT_DENY_FLAG) || m0 == NULL) /* 没通过,抛弃 */return m0 ;if (i == 0) goto forward ;if (DUMMYNET_LOADED && (i & IP_FW_PORT_DYNT_FLAG)) {struct mbuf *m ;if (shared) {m = m_copypacket(m0, M_DONTWAIT);/*共享为真,则做一个备份*/if (m == NULL) {bdg_dropped++;return NULL;}} else {m = m0 ; /* 把原包放到 dummynet 中处理*/m0 = NULL ; }args.oif = real_dst;ip_dn_io_ptr(m, (i & 0xffff),DN_TO_BDG_FWD, &args);return m0 ;}bdg_ipfw_drops++ ;return m0 ;}forward: /*转发*/if ( shared {int i = min(m0->m_pkthdr.len, max_protohdr) ;/*取mbuf链表的第一个mbuf的包头部长度与最大协议长度的最小值*/m0 = m_pullup(m0, i) ;/*调整m0->data的指向位置到i*/if (m0 == NULL) {/*不成功*/bdg_dropped++ ;return NULL ;}}if (src != NULL)real_dst = src ;last = NULL;IFNET_RLOCK();if (dst == BDG_BCAST || dst == BDG_MCAST || dst == BDG_UNKNOWN) {/*如果目的地是广播,多播和不知道的包类型,则全部都要转发*/ifp = TAILQ_FIRST(&ifnet) ; /* 从第一个开始吧 */once = 0 ;/*该变量是用来控制是否都转发,0为都转发,1为只从1个网卡转发*/} else {ifp = dst ;/*转发的网卡只要一个*/once = 1 ;}if ((uintptr_t)(ifp) <= (u_int)BDG_FORWARD)/*BDG_FORWARD定义为9*/panic("bdg_forward: bad dst");for (; {/*开始转发,转发过程有可能是对一个接口,也有可能是转发到多个接口,如广播,多播*/if (last) { /* 第一次进来的时候,因为last为空,所以跳过他. */struct mbuf *m ;if (shared == 0 && once { /* shared代表是否共享,once代表发送一次,此句意思为:当不是广播或多播,并只发送一次时 */m = m0 ;m0 = NULL ; /* */} else {m = m_copypacket(m0, M_DONTWAIT);if (m == NULL) {IFNET_RUNLOCK();printf("bdg_forward: sorry, m_copypacket failed!
");bdg_dropped++ ;return m0 ; }}if (!IF_HANDOFF(&last->if_snd, m, last)) {/*发送包,早版本的只是用(*ifp->if_start)(ifp);当前版考虑到SMP,使用了*/#if 0 /*一些锁技术,该过程跳过了普通的ether_output函数而直接调用驱动程序*/BDG_MUTE(last); #endif}BDG_STAT(last, BDG_OUT);/*统计*/last = NULL ;if (once)/*只发送一次为真吗?*/break ;}if (ifp == NULL)break ;if ( BDG_USED(ifp) && !BDG_MUTED(ifp) && !_IF_QFULL(&ifp->if_snd) &&(ifp->if_flags & (IFF_UP|IFF_RUNNING)) == (IFF_UP|IFF_RUNNING) &&ifp != src && BDG_SAMECLUSTER(ifp, real_dst) /*除了前面的判断接口的正常状态和接口发送对列是否满*/last = ifp ; /*主要的判断是对输入和输出接口是否同组接口的判断*/ifp = TAILQ_NEXT(ifp, if_link) ;/*下一网卡的ifnet结构指针*/if (ifp == NULL)/*代表发完了last所指向的网卡就不发送了.*/once = 1 ;}IFNET_RUNLOCK();DEB(bdg_fw_ticks += (u_long)(rdtsc() - ticks) ; bdg_fw_count++ ;if (bdg_fw_count != 0) bdg_fw_avg = bdg_fw_ticks/bdg_fw_count; /*后面的括号是前一行的DEB的结束哦,不要搞错了.*/return m0 ;#undef EH_RESTORE}/** 初始化工作.*/static intbdginit(void){printf("BRIDGE 020214 loaded
");/*020214是开发的时间2002-02-14吗?*/ifp2sc = malloc(BDG_MAX_PORTS * sizeof(struct bdg_softc),/* BDG_MAX_PORTS=128 */M_IFADDR, M_WAITOK | M_ZERO ; /*即在此申请bdg_softc结构所用的内存,ifp2sc是该结构的首指针*/if (ifp2sc == NULL)return ENOMEM ;bridge_in_ptr = bridge_in; /*存放桥路经分析函数指针*/bdg_forward_ptr = bdg_forward;/*存放桥转发函数指针*/bdgtakeifaces_ptr = reconfigure_bridge;/*存放接口设置函数指针*/n_clusters = 0; /*初始化桥组的数量为0*/clusters = NULL;/*组结构头部为空*/do_bridge=0;/*暂时不开bridge*/bzero(&bdg_stats, sizeof(bdg_stats) ;/*桥状态数据统计结构清0*/bdgtakeifaces_ptr();/*在前4行可看到把reconfigure_bridge的指针放入了,该函数在上面*/bdg_timeout(0);/*打开定时器*/return 0 ;}/**在bridge模块被静态或动态导入时要执行的初始工作,从这开使,基本上是新加的(和4.4版比)*/static intbridge_modevent(module_t mod, int type, void *unused)/*只用到了type*/{int s;int err = 0 ;switch (type) {case MOD_LOAD: /*模块加载*/if (BDG_LOADED) {err = EEXIST;break ;}s = splimp();/*关网络中断*/err = bdginit();/*执行初始化程序*/splx(s);/*开网络中断*/break;case MOD_UNLOAD:/*在模块卸载时被调用*/#if !defined(KLD_MODULE)printf("bridge statically compiled, cannot unload
");err = EINVAL ;#elses = splimp();do_bridge = 0;bridge_in_ptr = NULL;/*存放桥路经分析函数指针置为空*/bdg_forward_ptr = NULL;/*存放桥转发函数指针置为空*/bdgtakeifaces_ptr = NULL;untimeout(bdg_timeout, NULL, bdg_timeout_h);/*卸载监视器*/bridge_off();if (clusters) /*如果你的网卡编了组*/free(clusters, M_IFADDR);/*释放掉组结构占用的空间*/free(ifp2sc, M_IFADDR);/*释放掉bdg_softc结构占用的空间*/ifp2sc = NULL ;/*并且把指向首bdg_softc结构的指针置为空*/splx(s);#endifbreak;default:err = EINVAL ;break;}return err;}static moduledata_t bridge_mod = {"bridge",bridge_modevent,0};DECLARE_MODULE(bridge, bridge_mod, SI_SUB_PSEUDO, SI_ORDER_ANY);/*动态可加载模块*/MODULE_VERSION(bridge, 1);/*说实话,写此解析花了我不少时间,自己理解是不难的,要把理解后自己的思路写成文章说明*//*是比较难,尤其是该程序是很早以前分析过的,你要写成文章,又不得不重新分析一遍.还要照顾*//*到一些基础稍微差一点儿的网友,一些函数需要适当展开.文章中可能有一些错误的地方,希望*//*网友们能指正,谢谢*
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