【协议设计与实现】Linux环境下,如何从0开始设计并实现一个网络协议之一——需要考虑的因素

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协议位置

  • 一种协议,既可以在用户态实现,也可以在内核态实现。
  • 当然,也可以同时在用户态和内核态来实现(各自分工不同)。

报文格式

  • 需要定义报文的格式:
    – 具体涉及哪些字段,其中哪些是必选的,哪些又是可选的;
    – 各字段的长度是定长的还是变长的?
  • 同时,报文的格式,会因报文是二层或三层报文,而也有所不同。

报文收发

  • 报文接收:可自定义协议的ptype,或使用hook,raw socket等方式;
  • 报文发送:用户态可用socket方式,内核态则可直接使用xmit函数即可;
  • 根据需要,一般要和一个接口绑定,或者实接口或者虚接口。

协议数据

  • 协议的数据一般使用结构体或结构体数组来组织;
  • 如果涉及的数据量比较大,则需要考虑使用哈希表来组织。

协议配置

  • 协议涉及一些参数,具体如何对协议进行配置?
    – 用户态,可考虑使用文件的形式;
    – 如果同时涉及用户和内核态,则需要考虑用户态内核态通讯的问题;

协议调试

  • 协议调试,可考虑增加调试命令或调试手段,可考虑下面几点功能:
    – 查看统计,如接口的统计等;
    – 打印报文,可使用调试开关,控制收发报文的打印,也可细化仅打印特定的报文(特定MAC、特定类型等);
    – 查看协议的配置和状态,考虑proc文件等方式;

协议状态机

  • 每种协议都有自己的状态机,而状态机有不同的实现方式:
    –switch-case模式
    – 表驱动

软硬件分工

  • 协议所涉及的功能,如果涉及芯片,且芯片支持该功能,则可考虑使用硬件实现。
  • 如果硬件不支持,则只能考虑软件实现。

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