基于py路由器转发内容

太过爱你忘了你带给我的痛 2024-04-06 10:24 33阅读 0赞

## 基于 py 路由器转发内容 ##

### 实验内容 ###

#### 实验内容一 ####

*  运行给定网络拓扑(router\_topo.py)
 *  在 r1 上执行路由器程序./router，进行数据包的处理
 *  在 h1 上进行 ping 实验
    
     *  Ping 10.0.1.1 (r1)，能够 ping 通
     *  Ping 10.0.2.22 (h2)，能够 ping 通
     *  Ping 10.0.3.33 (h3)，能够 ping 通
     *  Ping 10.0.3.11，返回 ICMP Destination Host Unreachable
     *  Ping 10.0.4.1，返回 ICMP Destination Net Unreachable

#### 实验内容二 ####

*  构造一个包含多个路由器节点组成的网络
    
     *  手动配置每个路由器节点的路由表
     *  有两个终端节点，通过路由器节点相连，两节点之间的跳数不少于 3 跳，手动配置其默认路由表
 *  连通性测试
    
     *  终端节点 ping 每个路由器节点的入端口 IP 地址，能够 ping 通
 *  路径测试
    
     *  在一个终端节点上 traceroute 另一节点，能够正确输出路径上每个节点的 IP 信息

### 设计思路 ###

#### ARP 数据包处理 ####

##### arp.c 中 `handle_arp_packet` 函数 #####

当每一个端口收到数据包后，数据链路层若查询到这是一个 ARP 的包，则处理函数跳转到 `handle_arp_packet` 函数。

`handle_arp_packet` 函数需要比对端口 IP。若该端口 IP 与数据包的目的 IP 相同，则进一步处理：

*  若该包是 ARP 应答包，则说明该端口需要将源 IP 和源 MAC 地址的映射插入到 ARP Cache 中，即调用 `arpcache_insert` 处理。
 *  若该包是 ARP 请求包，则向发送请求的端口回复 ARP 包，传递该端口 IP 和 MAC 地址的解析信息，即调用 `arp_send_reply` 函数进行 ARP 应答。

##### arp.c 中 `arp_send_reply` 函数 #####

当 ARP 请求的目的 IP 对应的收到 ARP 请求包，则向发送请求的端口回复 ARP 包，传递该端口 IP 和 MAC 地址的解析信息。

`arp_send_reply` 函数需要根据 `ARP协议` 和接收到的 `ARP请求` 进行组包应答，具体实现函数如下：

void arp_send_reply(iface_info_t *iface, struct ether_arp *req_hdr)
    {
        
        char * packet = (char *) malloc(ETHER_HDR_SIZE + sizeof(struct ether_arp));
        struct ether_header * ether_hdr = (struct ether_header *)packet;
        struct ether_arp * ether_arp_pkt = (struct ether_arp *)(packet + ETHER_HDR_SIZE);
        ether_hdr->ether_type = htons(ETH_P_ARP);
        memcpy(ether_hdr->ether_shost, iface->mac, ETH_ALEN);
        memcpy(ether_hdr->ether_dhost, req_hdr->arp_sha, ETH_ALEN);
        ether_arp_pkt->arp_hrd = htons(ARPHRD_ETHER);
        ether_arp_pkt->arp_pro = htons(ETH_P_IP);
        ether_arp_pkt->arp_hln = (u8)ETH_ALEN;
        ether_arp_pkt->arp_pln = (u8)4;
        ether_arp_pkt->arp_op = htons(ARPOP_REPLY);
        memcpy(ether_arp_pkt->arp_sha, iface->mac, ETH_ALEN);
        ether_arp_pkt->arp_spa = htonl(iface->ip);
        memcpy(ether_arp_pkt->arp_tha, req_hdr->arp_sha, ETH_ALEN);
        ether_arp_pkt->arp_tpa = req_hdr->arp_spa;
        iface_send_packet(iface, packet, ETHER_HDR_SIZE + sizeof(struct ether_arp));
    }

### 结果验证 ###

#### 实验一结果验证（在 h1 上进行 ping 实验） ####

##### Ping 10.0.1.1 (r1)，能够 ping 通 #####

实验结果如下：

![在这里插入图片描述][d5a97ed8af3c4478b15942a3c1ad94f5.png]

上述结果符合预期，即该实验成功。

##### Ping 10.0.2.22 (h2)，能够 ping 通 #####

实验结果如下：

![在这里插入图片描述][de834f803b8b4bc582242f2dfa94c4cc.png]

上述结果符合预期，即该实验成功。

##### Ping 10.0.3.33 (h3)，能够 ping 通 #####

实验结果如下：

![在这里插入图片描述][0a04d2b696774569b70b7efb81d8e197.png]

上述结果符合预期，即该实验成功。

##### Ping 10.0.3.11，返回 ICMP Destination Host Unreachable #####

实验结果如下：

![在这里插入图片描述][1149f5dcbfd94862b87bf12d1d398078.png]

上述结果符合预期，即该实验成功。

##### Ping 10.0.4.1，返回 ICMP Destination Net Unreachable #####

实验结果如下：

![在这里插入图片描述][e0a2d17084e34abb9f238f6a594230d2.png]

上述结果符合预期，即该实验成功。

#### 实验二结果验证 ####

本实验构造了一个含有两个路由器，两个主机的网络，路由器 R1 和 R2 相连，主机 H1 与 R1 相连 H2 与 R2 相连。Python 配置如下：

h1.cmd('ifconfig h1-eth0 10.0.1.11/24')
        h2.cmd('ifconfig h2-eth0 10.0.2.22/24')
    
        h1.cmd('route add default gw 10.0.1.1')
        h2.cmd('route add default gw 10.0.2.1')
    
        r1.cmd('ifconfig r1-eth0 10.0.1.1/24')
        r1.cmd('ifconfig r1-eth1 10.0.3.1/24')
        r1.cmd('route add -net 10.0.2.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.0.3.2 dev r1-eth1')
    
        r2.cmd('ifconfig r2-eth0 10.0.2.1/24')
        r2.cmd('ifconfig r2-eth1 10.0.3.2/24')
        r2.cmd('route add -net 10.0.1.0 netmask 255.255.255.0 gw 10.0.3.1 dev r2-eth1')

##### 连通性测试 #####

主机 H1 和 H2 相互 Ping 对方，结果如下：

![在这里插入图片描述][4f7b0d5a3ace4dd08904fee5df41aa0e.png]

由上图可知，两个节点可以互相 Ping 通，因此两主机节点连通。

##### 路径测试 #####

在一个终端节点上 traceroute 另一节点，能够正确输出路径上每个节点的 IP 信息。

![在这里插入图片描述][93f50463d20a451db1dc8b9e5ae9ac79.png]

由上图可知，两个节点可以 traceroute 符合路由表预期。

[d5a97ed8af3c4478b15942a3c1ad94f5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/0465f00865714b1e8a320f588c18ffe0.png
[de834f803b8b4bc582242f2dfa94c4cc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/839780793a854aa3951a87e1f741b866.png
[0a04d2b696774569b70b7efb81d8e197.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/7f959ccc804c42c7a03f6fa813259d5b.png
[1149f5dcbfd94862b87bf12d1d398078.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/dfb4de2ba46a45c6a5e8bbc71864d5e0.png
[e0a2d17084e34abb9f238f6a594230d2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/679b82a11d5a4798817c47186a160830.png
[4f7b0d5a3ace4dd08904fee5df41aa0e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/0bd0bebfc89d4ce79a453f791fd7dce9.png
[93f50463d20a451db1dc8b9e5ae9ac79.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/986a6cd0cb334c618a048ac00d8a7e29.png