17.1. snull 是如何设计的

本节谈论产生 snull 网络接口的设计概念. 尽管这个信息可能看来是边缘的使用, 不理解它在你运行例子代码时可能会导致问题.

首先, 也是最重要的, 设计的决定是例子接口应该保持独立于真实的硬件, 就像本书使用的大部分例子. 这个限制导致了一些构成环回接口的东西. snull 不是一个环回接口; 但是, 它模拟了与真实的远端主机间的对话, 以便更好演示编写一个网络驱动的任务. Linux 环回驱动实际是非常简单的; 它可在 drivers/net/lookback.c 找到.

snull 的另一个特性是它只支持 IP 通讯. 这是接口的内部工作的结果 -- snull 不得不查看里面并且解析报文来正确模拟一对硬件接口. 实际的接口不依赖于被发送的协议, 并且 snull 的这种限制不影响本章展示的代码片断.

17.1.1. 分配 IP 号

snull 模块创建了两个接口. 这些接口与一个简单的环回不同, 因为无论你通过其中一个接口发送什么都环回到另外一个, 而不是它自己. 它看起来好像你有两个外部连接, 但实际上是你的计算机在回答它自己.

不幸的是, 这个效果不能仅仅通过 IP 号码分配来完成, 因为内核不会通过接口 A 发送一个报文给它自己的接口 B, 它会利用环回通道而不是通过 snull. 为了能建立一个通过 snull 接口的通讯, 源和目的地址在实际传送中需要修改. 换句话说, 通过其中一个接口发送的报文应该被另一个收到, 但是外出报文的接受者不应当被认做是本地主机. 同样适用于接收到的报文的源地址.

为获得这种"隐藏的环回", snull 接口翻转源地址和目的地址的第 3 个 octet 的最低有效位; 就是说, 它改变了 C 类 IP 编号的网络编号和主机编号. 网络方面的效果是发给网络 A( 连接在 sn0 上, 第一个接口 )的报文作为属于网络 B 的报文出现在 sn1 接口.

为避免处理太多编号, 我们分配符号名子给涉及到的 IP 编号:

snullnet0 是连接到 sn0 接口的网络. 同样, snullnet1 是连接到 sn1. 这些网络的地址应当仅仅在第 3 个 octet 的最低有效位不同. 这些网络必须有 24 位的子网掩码.
local0 是分配给 sn0 接口的 IP 地址; 它属于 snullnet0. 陪伴 sn1 的地址是 local1. local0 和 local1 必须在它们的第 3 octet 的最低有效位和第 4 octet 上不同.
remote0 是在 snullnet0 的主机, 并且它的第 4 octet 与 local1 的相同. 任何发送给 remote0 的报文到达 local1, 在它的网络地址被接口代码改变之后. 主机 remote1 属于 snullnet1, 它的第 4 octet 与 local0 相同.

snull 接口的操作在图主机如何看它的接口中描述, 其中每个接口的关联的主机名印在接口名的旁边.

图 17.1. 主机如何看它的接口

主机如何看它的接口

下面是网络编号的可能值. 一旦你把这些行放进 /etc/networks, 你可以使用名子来调用你的网络. 这些值选自保留做私人用途的编号范围.


snullnet0 192.168.0.0
snullnet1 192.168.1.0

下面的是一些可能的主机编号, 可放进 /etc/hosts 里面:


192.168.0.1  local0  
192.168.0.2  remote0  
192.168.1.2  local1  
192.168.1.1  remote1

这些编号的重要特性是 local0 的主机部分与 remote1 的主机部分相同, local1 的主机部分和 remote0 的主机部分相同. 你可以使用完全不同的编号, 只要保持着这种关系.

但是要小心, 如果你的计算机以及连接到一个网络上. 你选择的编号可能是真实的互联网或者内联网的编号, 把它们安排给你的接口会阻止和这些真实的主机间的通讯. 例如, 尽管刚刚展示的这些编号不是可以路由的互联网编号, 它们也可能被你的私有网络已经在使用.

不管你选择什么编号, 你可以正确设置这些接口来操作, 通过发出下面的命令:


ifconfig sn0 local0 
ifconfig sn1 local1

你可能需要添加网络掩码 255.255.255.0 参数, 如果选择的地址范围不是 C 类范围.

在此, 接口的"远程"端点能够到达了. 下面的屏幕拷贝显示了一个主机如何到达 remote0 和 remote1 的, 通过 snull 接口.


morgana% ping -c 2 remote0 
64 bytes from 192.168.0.99: icmp_seq=0 ttl=64 time=1.6 ms 
64 bytes from 192.168.0.99: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.9 ms 
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss 
morgana% ping -c 2 remote1
64 bytes from 192.168.1.88: icmp_seq=0 ttl=64 time=1.8 ms
64 bytes from 192.168.1.88: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.9 ms
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss

注意, 你不能到达属于这两个网络的任何其他主机, 因为报文被你的计算机丢弃了, 在地址被修改和收到报文之后. 例如, 一个发向 192.168.0.32 的报文将离开 sn0 并以 192.168.1.32 的目的地址出现在 sn1, 这并不是这台主机的本地地址.

17.1.2. 报文的物理传送

只考虑数据传送的话, snull 接口属于以太网一类的.

snull 模拟以太网是因为大量的现存网络 -- 至少一个工作站所连接的网段 -- 是基于以太网技术的, 它可能是 10base-T, 100base-T, 或者千兆网. 另外, 内核为以太网设备提供了一些通用的接口, 没有理由不用它. 一个以太网设备的优势是如此的强以至于 plip 接口( 使用打印机端口的接口 )都声明自己是一个以太网设备.

snull 使用以太网设置的最后一个优势是你可以运行 tcpdump 在接口上来观察过往的报文. 使用 tcpdump 来观察接口是得知两个接口如何工作的有用途径.

如同我们之前提到的, snull 只处理 IP 报文. 这个限制来自这样的事实, snull 监听报文并且甚至修改它们, 以便使代码工作. 代码修改了每个报文的源, 目的和 IP header 的校验和, 并不检查它是否实际承载着 IP 信息.

这种快而脏的数据修改毁坏了非 IP 报文. 如果你想通过 snull 递交其他协议, 你必须修改模块的源代码.