CN103281335A - 一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法 - Google Patents

一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法 Download PDF

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方东祥
曾培峰
杨伟勤
丁茹皓
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Abstract

本发明公开了一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，包括以下步骤：将原有运行在嵌入式设备上的***移植到Windows操作***上，在Windows上进行开发、测试；应用程序在使用协议栈时，提供一个将要使用的网卡接口的设备标识符；协议栈进行虚拟驱动的初始化操作；初始化操作后产生数据包捕获线程，该数据包捕获线程中的函数通过网卡循环抓取数据包；然后通过数据包处理函数进行处理；送到协议栈中去处理；协议栈会给每个数据包添加相应的包头；虚拟驱动程序会为数据包添加以太网帧头，进行发包处理；将处理后的数据包通过网卡送到真实的网络上去。本发明具有节省开发成本，提高开发效率等特点。

Description

一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法
技术领域
本发明涉及一种嵌入式网络开发方法，尤其涉及一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，属于网络开发领域。
背景技术
在基于嵌入式的网络协议栈开发中，需要使用嵌入式设备来实现网络通信。实际项目中，往往是一个团队来共同完成一个项目，在开发过程中很多成员都需要调试程序，这就需要有多个硬件设备来配合调试。这样的开发方式需要将程序烧入到嵌入式设备上，启动调试的过程比较慢，开发效率低下。又由于硬件成本较贵而且容易损坏，这样的开发方式成本很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前的开发方式是使用嵌入式设备来实现网络通信，嵌入式设备成本贵，在嵌入式设备上调试程序效率低，因此，需要一种开发成本低，开发效率高的开发方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将原有运行在嵌入式设备上的***移植到Windows操作***上，在Windows上进行开发、测试；
步骤2：应用程序在使用协议栈时，提供一个将要使用的网卡接口的设备标识符；
步骤3：协议栈进行虚拟驱动的初始化操作；
步骤4：初始化操作后产生数据包捕获线程，该数据包捕获线程中的函数通过Windows操作***上的网卡循环抓取数据包；
步骤5：将抓取的数据包通过数据包处理函数进行处理；
步骤6：将处理后的数据包送到协议栈中去处理；
步骤7：协议栈会给每个数据包添加相应的包头；
步骤8：当数据包到达网络接口层时，虚拟驱动程序会为数据包添加以太网帧头，进行发包处理；
步骤9：将处理后的数据包通过网卡送到真实的网络上去。
优选地，所述步骤3中的初始化操作主要实现两个功能：一个功能是根据用户提供的设备标识符打开指定的网络适配器；另一个功能是创建一个用于捕获网络数据包的线程。
优选地，所述步骤4的数据包捕获线程中会调用WinPcap API pcap_loop，该函数会一直尝试读取网络上的数据包，直到捕获指定数目的数据包或者发生错误。
本发明在进行嵌入式网络协议栈的开发时，可以避免直接在嵌入式设备上进行开发，节省了大量设备的投入，节约开发成本。在PC上开发不需要将代码下载到嵌入式设备上，节省时间，提高了开发效率。
附图说明
图1为本发明的程序架构图；
图2为本发明的调试环境的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明为一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，其将原有运行在嵌入式设备上的***移植到Windows操作***上，在Windows上进行开发、测试。
真实的嵌入式设备有特定的网卡驱动来进行网络数据包的收发，Windows并没有专用的驱动来支持移植后的程序，因此需要一种方法来让程序在真实网络上进行数据包的收发，也就是需要从网卡抓取数据包到应用程序，并将应用程序的数据包通过网卡送到网络上去。
本发明的具体流程如图1所示，应用程序在使用协议栈时，要求提供一个将要使用的网卡接口的设备标识符，然后协议栈会进行虚拟驱动的初始化操作。初始化操作中主要实现两个功能，一个是根据用户提供的设备标识符打开指定的网络适配器，这里会使用WinPcap提供的API pcap_open。第二个功能是创建一个用于捕获网络数据包的线程。
收包过程如图1中的双点划线所示，首先在数据包捕获线程中会调用WinPcap API pcap_loop，该函数会一直尝试读取网络上的数据包，直到捕获指定数目的数据包或者发生错误。该***的对捕获数据包的数量没有要求，故将对应参数设置为0，指定该函数一直循环工作。一旦捕获一个数据包，pcap_loop会以回调函数的形式将该数据包交给一个指定的函数去处理。在该处理函数中，会将该数据包从WinPcap的缓冲区拷贝到定义的符合协议栈要求的缓冲区中去，即将处理后的数据包送到协议栈中去处理。然后去掉以太网帧头部，真实的网卡驱动程序已经进行过了以太网帧的校验，这里没有再进行计算。对于去掉以太网帧头的数据包，会根据上层协议的类型，IP、ARP或者RARP，把它交给协议栈中相应的程序去处理。
发包过程如图1中的点划线所示，协议栈会给每个数据包添加相应的包头，WinPcap对数据包不会进行任何封装。当数据包到达网络接口层时，虚拟驱动程序会为数据包添加以太网帧头，进行发包处理，但不计算帧校验序列，因为真实的网卡驱动会进行计算(硬件计算，速度更快)。然后把以太网数据包交给WinPcap提供的API pcap_sendpacket，该API会把数据包发送到真实的网络中去，即将处理后的数据包通过网卡送到真实的网络上去。
本发明主要使用的开发库是WinPcap，WinPcap是由意大利人FulvioRisso和Loris Degioanni等提出并实现的，它是Windows平台下的网络数据包捕获函数库，它允许应用程序绕过Windows的网络协议栈抓取和发送数据包，还提供内核级别的数据包过滤器，减少不必要的数据包的抓捕。WinPcap是许多著名网络工具的抓包和过滤引擎，包括Wireshark，Nmap，Snort等，可见它是一个标准的，业界认可的数据包捕获函数库。本发明利用WinPcap的抓包功能实现待开发协议栈的收包驱动，利用WinPcap发包功能实现待开发协议栈的发包驱动。
下面以某个协议栈的开发为实施具体说明本发明的技术内容：
传统的操作，用户需要修改协议栈LwIP的某些功能，开发过程中需要使用嵌入式设备来进行程序的调试。其存在两个问题，嵌入式设备成本贵，在嵌入式设备上调试程序效率低。
用户使用本发明提出的方法，不存在以上出现的问题。首先，将LwIP移植到Windows上，安装WinPcap软件，该软件提供底层驱动，在协议栈LwIP的网络接口层，按照本发明提出的方法实现虚拟驱动。完成之后，用户可以部署图2中所示的调试环境，在一台PC上安装多个网卡，这样就会有多个对应的虚拟驱动。这样就可以在一台PC上模拟多个嵌入式设备，实现嵌入式设备之间的通信。

Claims (3)

1.一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将原有运行在嵌入式设备上的***移植到Windows操作***上，在Windows上进行开发、测试；
步骤2：应用程序在使用协议栈时，提供一个将要使用的网卡接口的设备标识符；
步骤3：协议栈进行虚拟驱动的初始化操作；
步骤4：初始化操作后产生数据包捕获线程，该数据包捕获线程中的函数通过Windows操作***上的网卡循环抓取数据包；
步骤5：将抓取的数据包通过数据包处理函数进行处理；
步骤6：将处理后的数据包送到协议栈中去处理；
步骤7：协议栈会给每个数据包添加相应的包头；
步骤8：当数据包到达网络接口层时，虚拟驱动程序会为数据包添加以太网帧头，进行发包处理；
步骤9：将处理后的数据包通过网卡送到真实的网络上去。
2.如权利要求1所述的一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，其特征在于，所述步骤3中的初始化操作主要实现两个功能：一个功能是根据用户提供的设备标识符打开指定的网络适配器；另一个功能是创建一个用于捕获网络数据包的线程。
3.如权利要求1所述的一种基于WinPcap的嵌入式网络协议栈开发方法，其特征在于，所述步骤4的数据包捕获线程中会调用WinPcap API pcap_loop，该函数会一直尝试读取网络上的数据包，直到捕获指定数目的数据包或者发生错误。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104125117A (zh) * 2014-08-04 2014-10-29 上海斐讯数据通信技术有限公司 一种收发包测试方法
CN104468279A (zh) * 2014-12-22 2015-03-25 上海斐讯数据通信技术有限公司 一种路由协议交互的测试方法和测试工具
CN106571978A (zh) * 2016-10-28 2017-04-19 东软集团股份有限公司 数据包捕获方法及装置
CN107070809A (zh) * 2017-04-11 2017-08-18 南通大学 一种大规模传感器数据的实时转发方法
CN109756517A (zh) * 2019-03-05 2019-05-14 中国科学院软件研究所 一种基于winpcap的高速网络数据传输方法
CN111641623A (zh) * 2020-05-22 2020-09-08 中国航空无线电电子研究所 一种基于WinPcap的AFDX协议栈构建方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101175073A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 英业达股份有限公司 基于硬盘控制器的双控制器通讯***及其方法
CN101426000A (zh) * 2007-10-30 2009-05-06 北京启明星辰信息技术有限公司 一种通用协议解析方法及***
CN102946395A (zh) * 2012-11-23 2013-02-27 华为技术有限公司 模拟网元的方法与装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101175073A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 英业达股份有限公司 基于硬盘控制器的双控制器通讯***及其方法
CN101426000A (zh) * 2007-10-30 2009-05-06 北京启明星辰信息技术有限公司 一种通用协议解析方法及***
CN102946395A (zh) * 2012-11-23 2013-02-27 华为技术有限公司 模拟网元的方法与装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOFAN LU，等: "Design and Research Based on WinPcap Network Protocol Analysis System", 《PROCEEDINGS OF 2010 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER,MECHATRONICS, CONTROL AND ELECTRONIC ENGINEERING》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104125117A (zh) * 2014-08-04 2014-10-29 上海斐讯数据通信技术有限公司 一种收发包测试方法
CN104468279A (zh) * 2014-12-22 2015-03-25 上海斐讯数据通信技术有限公司 一种路由协议交互的测试方法和测试工具
CN106571978A (zh) * 2016-10-28 2017-04-19 东软集团股份有限公司 数据包捕获方法及装置
CN106571978B (zh) * 2016-10-28 2020-11-27 东软集团股份有限公司 数据包捕获方法及装置
CN107070809A (zh) * 2017-04-11 2017-08-18 南通大学 一种大规模传感器数据的实时转发方法
CN107070809B (zh) * 2017-04-11 2020-05-12 南通大学 一种大规模传感器数据的实时转发方法
CN109756517A (zh) * 2019-03-05 2019-05-14 中国科学院软件研究所 一种基于winpcap的高速网络数据传输方法
CN111641623A (zh) * 2020-05-22 2020-09-08 中国航空无线电电子研究所 一种基于WinPcap的AFDX协议栈构建方法

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