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#include "ip.h"
#include "arp.h"
#include "binary_trie.h"
#include "config.h"
#include "ethernet.h"
#include "icmp.h"
#include "log.h"
#include "my_buf.h"
#include "nat.h"
#include "utils.h"
/**
* IPルーティングテーブルのルートノード
*/
binary_trie_node<ip_route_entry> *ip_fib;
/**
* IPルーティングテーブルの出力
*/
void dump_ip_fib() {
binary_trie_node<ip_route_entry> *current_node;
std::queue<binary_trie_node<ip_route_entry> *> node_queue;
node_queue.push(ip_fib);
while (!node_queue.empty()) {
current_node = node_queue.front();
node_queue.pop();
if (current_node->data != nullptr) {
if (current_node->data->type == ip_route_type::connected) {
printf("%s/%d connected %s\n",
ip_htoa(locate_prefix(current_node, ip_fib)),
current_node->depth, current_node->data->dev->name);
} else {
printf("%s/%d nexthop %s\n",
ip_htoa(locate_prefix(current_node, ip_fib)),
current_node->depth,
ip_htoa(current_node->data->next_hop));
}
}
if (current_node->node_0 != nullptr) {
node_queue.push(current_node->node_0);
}
if (current_node->node_1 != nullptr) {
node_queue.push(current_node->node_1);
}
}
}
/**
* サブネットにIPアドレスが含まれているか比較
* @param subnet_prefix
* @param subnet_mask
* @param target_address
* @return
*/
bool in_subnet(uint32_t subnet_prefix, uint32_t subnet_mask,
uint32_t target_address) {
return ((target_address & subnet_mask) == (subnet_prefix & subnet_mask));
}
/**
* 自分宛のIPパケットの処理
* @param input_dev
* @param ip_packet
* @param len
*/
void ip_input_to_ours(net_device *input_dev, ip_header *ip_packet, size_t len) {
#ifdef ENABLE_NAT
// NATの外側から内側への通信か判断
for(net_device *dev = net_dev_list; dev; dev = dev->next){
if(dev->ip_dev != nullptr and dev->ip_dev->nat_dev != nullptr and
dev->ip_dev->nat_dev->outside_addr == ntohl(ip_packet->dest_addr)){
bool nat_executed = false;
switch(ip_packet->protocol){
case IP_PROTOCOL_NUM_UDP:
if(nat_exec(ip_packet, len,
dev->ip_dev->nat_dev,
nat_protocol::udp,
nat_direction::incoming)){
nat_executed = true;
}
break;
case IP_PROTOCOL_NUM_TCP:
if(nat_exec(ip_packet, len,
dev->ip_dev->nat_dev,
nat_protocol::tcp,
nat_direction::incoming)){
nat_executed = true;
}
break;
case IP_PROTOCOL_NUM_ICMP:
if(nat_exec(ip_packet, len,
dev->ip_dev->nat_dev,
nat_protocol::icmp,
nat_direction::incoming)){
nat_executed = true;
}
break;
}
if(nat_executed){
#ifdef ENABLE_MYBUF_NON_COPY_MODE
my_buf *nat_fwd_mybuf = my_buf::create(0);
nat_fwd_mybuf->buf_ptr = (uint8_t *)ip_packet;
nat_fwd_mybuf->len = len;
#else
my_buf *nat_fwd_mybuf = my_buf::create(len);
memcpy(nat_fwd_mybuf->buffer, ip_packet, len);
nat_fwd_mybuf->len = len;
#endif
ip_output(ntohl(ip_packet->dest_addr),
ntohl(ip_packet->src_addr), nat_fwd_mybuf);
return;
}
}
}
#endif
// 上位プロトコルの処理に移行
switch (ip_packet->protocol) {
case IP_PROTOCOL_NUM_ICMP:
/*
// for book chapter 3
LOG_IP("ICMP received!\n");
return;
*/
return icmp_input(
ntohl(ip_packet->src_addr), ntohl(ip_packet->dest_addr),
((uint8_t *)ip_packet) + IP_HEADER_SIZE, len - IP_HEADER_SIZE);
case IP_PROTOCOL_NUM_UDP:
#ifdef ENABLE_ICMP_ERROR
send_icmp_destination_unreachable(
ntohl(ip_packet->src_addr), input_dev->ip_dev->address,
ICMP_DEST_UNREACHABLE_CODE_PORT_UNREACHABLE, ip_packet, len);
#endif
return;
case IP_PROTOCOL_NUM_TCP:
// まだこのルータにはTCPを扱う機能はない
return;
default:
LOG_IP("Unhandled ip protocol %04x", ip_packet->protocol);
return;
}
}
/**
* IPパケットの受信処理
* @param input_dev
* @param buffer
* @param len
*/
void ip_input(net_device *input_dev, uint8_t *buffer, ssize_t len) {
// IPアドレスのついていないインターフェースからの受信は無視
if (input_dev->ip_dev == nullptr or input_dev->ip_dev->address == 0) {
return;
}
// IPヘッダ長より短かったらドロップ
if (len < sizeof(ip_header)) {
LOG_IP("Received IP packet too short from %s\n", input_dev->name);
return;
}
// 送られてきたバッファをキャストして扱う
auto *ip_packet = reinterpret_cast<ip_header *>(buffer);
LOG_IP("Received IP packet type %d from %s to %s\n", ip_packet->protocol,
ip_ntoa(ip_packet->src_addr), ip_ntoa(ip_packet->dest_addr));
if (ip_packet->version != 4) {
LOG_IP("Incorrect IP version\n");
return;
}
// IPヘッダオプションがついていたらドロップ
if (ip_packet->header_len != (sizeof(ip_header) >> 2)) {
LOG_IP("IP header option is not supported\n");
return;
}
if (ip_packet->dest_addr ==
IP_ADDRESS_LIMITED_BROADCAST) { // 宛先アドレスがブロードキャストアドレスの場合
return ip_input_to_ours(input_dev, ip_packet,
len); // 自分宛の通信として処理
}
// 宛先IPアドレスをルータが持ってるか調べる
for (net_device *dev = net_dev_list; dev; dev = dev->next) {
if (dev->ip_dev != nullptr and
dev->ip_dev->address != IP_ADDRESS(0, 0, 0, 0)) {
// 宛先IPアドレスがルータの持っているIPアドレス or
// ディレクティッド・ブロードキャストアドレスの時の処理
if (dev->ip_dev->address == ntohl(ip_packet->dest_addr) or
dev->ip_dev->broadcast == ntohl(ip_packet->dest_addr)) {
return ip_input_to_ours(dev, ip_packet,
len); // 自分宛の通信として処理
}
}
}
#ifdef ENABLE_NAT
// NATの内側から外側への通信
if (input_dev->ip_dev->nat_dev != nullptr) {
if (ip_packet->protocol == IP_PROTOCOL_NUM_UDP) { // NATの対象
if (!nat_exec(ip_packet, len, input_dev->ip_dev->nat_dev,
nat_protocol::udp, nat_direction::outgoing)) {
return; // NATできないパケットはドロップ
}
} else if (ip_packet->protocol == IP_PROTOCOL_NUM_TCP) {
if (!nat_exec(ip_packet, len, input_dev->ip_dev->nat_dev,
nat_protocol::tcp, nat_direction::outgoing)) {
return; // NATできないパケットはドロップ
}
} else if (ip_packet->protocol == IP_PROTOCOL_NUM_ICMP) {
if (!nat_exec(ip_packet, len, input_dev->ip_dev->nat_dev,
nat_protocol::icmp, nat_direction::outgoing)) {
return; // NATできないパケットはドロップ
}
} else {
LOG_IP("NAT unimplemented packet dropped type=%d\n",
ip_packet->protocol);
return; // NATできないパケットはドロップ
}
}
#endif
// 宛先IPアドレスがルータの持っているIPアドレスでない場合はフォワーディングを行う
ip_route_entry *route = binary_trie_search(
ip_fib,
ntohl(ip_packet->dest_addr)); // ルーティングテーブルをルックアップ
if (route == nullptr) { // 宛先までの経路がなかったらパケットを破棄
LOG_IP("No route to %s\n", ip_htoa(ntohl(ip_packet->dest_addr)));
// Drop packet
return;
}
if (ip_packet->ttl <= 1) { // TTLが1以下ならドロップ
#ifdef ENABLE_ICMP_ERROR
send_icmp_time_exceeded(
ntohl(ip_packet->src_addr), input_dev->ip_dev->address,
ICMP_TIME_EXCEEDED_CODE_TIME_TO_LIVE_EXCEEDED, buffer, len);
#endif
return;
}
// TTLを1へらす
ip_packet->ttl--;
// IPヘッダチェックサムの再計算
ip_packet->header_checksum = 0;
ip_packet->header_checksum =
checksum_16(reinterpret_cast<uint16_t *>(buffer), sizeof(ip_header));
#ifdef ENABLE_MYBUF_NON_COPY_MODE
my_buf *ip_fwd_mybuf = my_buf::create(0);
ip_fwd_mybuf->buf_ptr = buffer;
ip_fwd_mybuf->len = len;
#else
// my_buf構造にコピー
my_buf *ip_fwd_mybuf = my_buf::create(len);
memcpy(ip_fwd_mybuf->buffer, buffer, len);
ip_fwd_mybuf->len = len;
#endif
if (route->type == connected) { // 直接接続ネットワークの経路なら
ip_output_to_host(route->dev, ntohl(ip_packet->dest_addr),
ntohl(ip_packet->src_addr),
ip_fwd_mybuf); // hostに直接送信
return;
} else if (route->type ==
network) { // 直接接続ネットワークの経路ではなかったら
ip_output_to_next_hop(route->next_hop, ip_fwd_mybuf); // next hopに送信
return;
}
}
/**
* IPパケットを直接イーサネットでホストに送信
* @param dev
* @param dest_addr
* @param src_addr
* @param payload_mybuf
*/
void ip_output_to_host(net_device *dev, uint32_t dest_addr, uint32_t src_addr,
my_buf *payload_mybuf) {
arp_table_entry *entry =
search_arp_table_entry(dest_addr); // ARPテーブルの検索
if (!entry) { // ARPエントリが無かったら
LOG_IP("Trying ip output to host, but no arp record to %s\n",
ip_htoa(dest_addr));
send_arp_request(dev, dest_addr); // ARPリクエストの送信
my_buf::my_buf_free(payload_mybuf, true); // Drop packet
return;
} else {
ethernet_encapsulate_output(
entry->dev, entry->mac_addr, payload_mybuf,
ETHER_TYPE_IP); // イーサネットでカプセル化して送信
}
}
/**
* IPパケットをNextHopに送信
* @param next_hop
* @param payload_mybuf
*/
void ip_output_to_next_hop(uint32_t next_hop, my_buf *payload_mybuf) {
arp_table_entry *entry =
search_arp_table_entry(next_hop); // ARPテーブルの検索
if (!entry) { // ARPエントリが無かったら
LOG_IP("Trying ip output to next hop, but no arp record to %s\n",
ip_htoa(next_hop));
ip_route_entry *route_to_next_hop = binary_trie_search(
ip_fib, next_hop); // ルーティングテーブルのルックアップ
if (route_to_next_hop == nullptr or
route_to_next_hop->type !=
connected) { // next hopへの到達性が無かったら
LOG_IP("Next hop %s is not reachable\n", ip_htoa(next_hop));
} else {
send_arp_request(route_to_next_hop->dev,
next_hop); // ARPリクエストを送信
}
my_buf::my_buf_free(payload_mybuf, true); // Drop packet
return;
} else { // ARPエントリがあり、MACアドレスが得られたら
ethernet_encapsulate_output(
entry->dev, entry->mac_addr, payload_mybuf,
ETHER_TYPE_IP); // イーサネットでカプセル化して送信
}
}
/**
* IPパケットを送信
* @param dest_addr 宛先IPアドレス
* @param src_addr 送信元IPアドレス
* @param payload_mybuf 送信するパケット
*/
void ip_output(uint32_t dest_addr, uint32_t src_addr, my_buf *payload_mybuf) {
// 宛先IPアドレスへの経路を検索
ip_route_entry *route = binary_trie_search(ip_fib, dest_addr);
if (route == nullptr) { // 経路が見つからなかったら
LOG_IP("No route to %s\n", ip_htoa(dest_addr));
my_buf::my_buf_free(payload_mybuf, true); // Drop packet
return;
}
if (route->type == connected) { // 直接接続ネットワークだったら
ip_output_to_host(route->dev, dest_addr, src_addr, payload_mybuf);
return;
} else if (route->type ==
network) { // 直接つながっていないネットワークだったら
ip_output_to_next_hop(route->next_hop, payload_mybuf);
return;
}
}
/**
* IPパケットにカプセル化して送信
* @param dest_addr 送信先のIPアドレス
* @param src_addr 送信元のIPアドレス
* @param payload_mybuf 包んで送信するmy_buf構造体の先頭
* @param protocol_num IPプロトコル番号
*/
void ip_encapsulate_output(uint32_t dest_addr, uint32_t src_addr,
my_buf *payload_mybuf, uint8_t protocol_num) {
// 連結リストをたどってIPヘッダで必要なIPパケットの全長を算出する
uint16_t total_len = 0;
my_buf *current = payload_mybuf;
while (current != nullptr) {
total_len += current->len;
current = current->next;
}
// IPヘッダ用のバッファを確保する
my_buf *ip_mybuf = my_buf::create(IP_HEADER_SIZE);
payload_mybuf->add_header(
ip_mybuf); // 包んで送るデータにヘッダとして連結する
// IPヘッダの各項目を設定
auto *ip_buf = reinterpret_cast<ip_header *>(ip_mybuf->buffer);
ip_buf->version = 4;
ip_buf->header_len = sizeof(ip_header) >> 2;
ip_buf->tos = 0;
ip_buf->total_len = htons(sizeof(ip_header) + total_len);
ip_buf->protocol = protocol_num; // 8bit
static uint16_t id = 0;
ip_buf->identify = id++;
ip_buf->frag_offset = 0;
ip_buf->ttl = 0xff;
ip_buf->header_checksum = 0;
ip_buf->dest_addr = htonl(dest_addr);
ip_buf->src_addr = htonl(src_addr);
ip_buf->header_checksum = checksum_16(
reinterpret_cast<uint16_t *>(ip_mybuf->buffer), ip_mybuf->len);
ip_output(dest_addr, src_addr, ip_mybuf);
/*
// for book chapter3 (IP
ルーティング/フォワーディングが実装されてないとき用) for(net_device* dev =
net_dev_list; dev; dev = dev->next){ if(dev->ip_dev == nullptr or
dev->ip_dev->address == IP_ADDRESS(0, 0, 0, 0)) continue;
if(in_subnet(dev->ip_dev->address, dev->ip_dev->netmask, dest_addr)){
// TODO: イーサネットアドレスを特定して送信
arp_table_entry* entry;
entry = search_arp_table_entry(dest_addr);
if(entry == nullptr){
LOG_IP("Trying ip output, but no arp record to %s\n",
ip_htoa(dest_addr)); send_arp_request(dev, dest_addr);
my_buf::my_buf_free(payload_mybuf, true);
return;
}
ethernet_encapsulate_output(dev, entry->mac_addr, ip_mybuf,
ETHER_TYPE_IP);
}
}
*/
}