Coder une pile TCP/IP, 1 : Ethernet et ARP (2016)

• Implémentation d'une pile TCP/IP

  • Implémenter soi-même une pile TCP/IP peut sembler être une tâche complexe.
  • Les spécifications essentielles de TCP se composent de l'analyse des en-têtes TCP, de la machine à états, du contrôle de congestion et du calcul du délai d'expiration de retransmission.
  • Cette série d'articles de blog prévoit d'implémenter sous Linux une pile TCP/IP minimale en espace utilisateur.
  • L'objectif de cet article et du logiciel est éducatif, afin d'approfondir l'apprentissage de la programmation réseau et système.

• Périphériques TUN/TAP

  • Un périphérique TAP est utilisé pour intercepter le trafic réseau de bas niveau dans le noyau Linux.
  • Les périphériques TUN/TAP sont faciles à configurer depuis des programmes en espace utilisateur et sont utilisés par divers logiciels comme OpenVPN.
  • Avec un périphérique TAP, il est possible de lire et d'écrire des données dans des tampons Ethernet.

• Format des trames Ethernet

  • Ethernet est à la base de diverses technologies réseau reliant des ordinateurs dans un LAN.
  • La norme Ethernet a beaucoup évolué depuis sa première publication en 1980.
  • L'en-tête d'une trame Ethernet peut être déclaré sous forme de structure C et comprend les champs DMAC, SMAC, Ethertype et payload.

• Analyse des trames Ethernet

  • L'attribut packed est utilisé pour empêcher le compilateur GNU C d'optimiser l'agencement mémoire de la structure.
  • Le scénario complet d'analyse et de traitement d'une trame Ethernet est simple.

• Address Resolution Protocol (ARP)

  • ARP est utilisé pour mapper dynamiquement des adresses Ethernet de 48 bits à des adresses de protocole.
  • Le format des paquets ARP est relativement simple et comprend les champs type matériel, type de protocole, taille matérielle, taille de protocole, opcode et données.

• Algorithme de résolution d'adresses

  • Une translation table est utilisée pour stocker les résultats d'ARP afin d'éviter les requêtes ARP en double.
  • Le test ultime de l'implémentation d'ARP consiste à vérifier qu'elle répond correctement aux requêtes ARP.

• Conclusion

  • Une implémentation minimale du traitement des trames Ethernet et d'ARP est relativement facile et peut se faire en quelques lignes de code.
  • Le code source du projet est disponible sur GitHub.
  • Le prochain article poursuivra avec l'implémentation de l'écho ICMP et de sa réponse (ping), ainsi que de l'analyse des paquets IPv4.