[转帖]网桥原理及源代码详解

xzjt1982

/*                                     解析:xie_minix                           */ /* 概述: * 该代码在FB中提供桥接功能,不过他只是在以太网接口上工作,能提供多个逻辑桥 * ,我们称为组,组是由一组有相同组ID的接口组成,组ID的范围在1到2^16-1之间. * 打开桥的功能是通过sysctl net.link.ether.bridge=1来启动的. * 而sysctl net.link.ether.bridge_cfg是把以太网接口进行分组的命令,如: * sysctl net.link.ether.bridge_cfg="vr0:1,vr1:1,fxp0:2,fxp1:2" 该命令的结果 * 为网卡vr0和vr1可以进行相互通信,fxp0和fxp1之间可以互相转发,等于是分为俩组了. * 但目前的该项设置还不能进行多组成员和单向控制,即一块卡可以为多个组的成员和某卡 * 与另外卡的数据单向流动.在本文中,我将结合代码来讲解如何实现以上的功能. * 在本代码中,重要的数据结构是cluster_softc,他主要是记录一个组的接口所连接的机器 * 的硬件地址,该地址数组存储采用HASH算法,据我所知,4.4版和OpenBSD版的HASH函数算法根本不同, * 我们在下面的代码分析过程中将看到,我也将讲解两个版本的不同之处,说实话,该算法我根本看 * 不懂(OpenBSD),估计该算法应该有相关的论文描述. * 代码的学习顺序: * 由于在if_ethersubr.c中的ether_input函数接到一数据包后,先查看bridge功能是否打开, * 即判断全局变量do_bridge是否为1(该变量是由上面讲的sysctl来控制的),为真的话就调用 * 本文中的函数bridge_in(详细可看我写的"ethernet网络驱动代码详解"),所以在本文中的 * bridge_in函数是第一个被调用的.该函数的作用是在上面讲的哪个重要的数据结构中查找 * 目标地址要通过本机的哪块卡发送,当然其中还涉及到多播,广播和是否将网卡进行分组以 * 及是否发送方,目的方经过的本机网卡是否被分在同组中等,在完成后,如果成功找到了发送 * 到目的地机器和本机直接相连的网卡就返回该网卡的ifnet结构指针(该结构可连接所描述的卡 * 的所有信息,见我所写的"关于FreeBSD4.4网络源代码接口层数据结构ifnet分析说明"),然后 * if_ethersubr.c中的ether_input函数还要查看是否是发给本机的包,如果不是则调用本文的 * bridge_forward函数进行数据的转发,这就是本文的主要功能.和交换机的原理有点类似. * 性能分析: * 由于在进行桥转发的过程中,是一定要使网卡工作在混杂模式的,所以进行网桥工作的卡要选购 * 性能好的网卡,我个人觉得intel,3com等比较适合,其他的如rtl8139卡最好只用来做实验,不要 * 用于实际的工作中(如果要我说明原因,请看看他的驱动程序你就知道了,但单机上网没关系),另 * 外,PCI漕内不要其他的卡(如声卡等),我们知道,网卡驱动程序目前在BSD中工作于中断驱动模式, * 也就是说,进来一个包就能产生一个中断,而中断的系统开销有多达大家可以查看内核代码,总之 * 是非常大,如果你是四块卡,而且担任网桥及一些过滤功能的话,肯定数据包通过量会比较大,那么 * 中断产生的频率是平常一块卡的十几甚至是几十倍(平常的卡一个是数据量不大,另一个是不在混 * 杂模式下).要想桥工作的效率提高,建议去除本机处理针对本机的高层协议处理,如IP协议等,或改 * 写驱动程序为半轮询模式(使用timeout读卡的数据是否到达),OpenBSD中的bridge是真正的把bridge做 * 为一个设备来编写的,配备了标准的设备驱动程序,不过我还没有完全分析过,大概的看了看,觉得 * 比FreeBSD中的桥功能要强很多啊! * 如何驱动一个网桥: * 首先在内核配置文件中加入以下一行: * option BRIDGE * 注:我所使用的4.4版本是必须的,当前版本不需要这样,可以kld动态加载. * 重新编译核心后重启,使用 sysctl net.link.ether.bridge=1启动桥功能. * 如果想把网卡编组,使用 sysctl net.link.ether.bridge_cfg="设备:组号,设备:组号,..."即完成. *//* * 此处略去BSD版权申明 */ #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  /*--------------------*/ #define HASH_SIZE 8192 /* HASH表的大小,必须是2的权数 */ /*hash表,该表存放与本机各块卡相连机器的硬件地址*/ typedef struct hash_table {    struct ifnet * name;   /*与某机器相连的本机网卡的ifnet结构指针*/    u_char etheraddr[6];  /*某台机器的硬件地址*/    u_int16_t used; /*这是一个是否在用(某机器是否活动)的标志*/ } bdg_hash_table ; /* *哈稀函数,我不理解他的算法,难道这样就不会产生同义字了吗? */ #define HASH_FN(addr)   ( \    ntohs( ((u_int16_t *)addr)[1] ^ ((u_int16_t *)addr)[2] ) & (HASH_SIZE -1)) /* * 下面的结构存储了本机的各卡的硬件地址. */ struct bdg_addr {    u_char etheraddr[6] ;/*本机卡的硬件地址*/    u_int16_t _padding ;/*这个成员还象没看到他用过*/ }; /* * 这就是我们上面说的组,每块卡都有一个cluster_softc结构 */ struct cluster_softc {    u_int16_t cluster_id;  /*组的ID号*/    u_int16_t ports;/*顺序号*/    bdg_hash_table *ht;/*和该卡所连接的机器MAC地址哈稀表首指针*/    struct bdg_addr *my_macs; /* 本卡的硬件地址 */ }; extern struct protosw inetsw[]; /* 在netinet/ip_input.c中 */ extern u_char ip_protox[]; /* 在netinet/ip_input.c中 */ static int n_clusters; /* 组的数量*/ static struct cluster_softc *clusters;  /*定义一个组的全局初始指针*/ #define BDG_MUTED(ifp) (ifp2sc[ifp->if_index].flags & IFF_MUTE) /*检查本机某卡是否桥启用*/ #define BDG_MUTE(ifp) ifp2sc[ifp->if_index].flags |= IFF_MUTE  /*禁止本机的该卡桥功能*/ #define BDG_CLUSTER(ifp) (ifp2sc[ifp->if_index].cluster)/*根据卡在核心的唯一序号定位他的cluster_softc结构指针*/ #define BDG_SAMECLUSTER(ifp,src) \ (src == NULL || BDG_CLUSTER(ifp) == BDG_CLUSTER(src) ) /*俩卡是否在同一组里?*/ /*src==NULL代表数据包来自ether_output函数.*/ #ifdef __i386__ /*比较两个地址是否相同,硬件地址是6个字节,所以他先比较后面的长字(4个字节),再比较前一个字(2个字节)*/ #define BDG_MATCH(a,b) ( \              ((u_int16_t *)(a))[2] == ((u_int16_t *)(b))[2] && \      *((u_int32_t *)(a)) == *((u_int32_t *)(b)) ) /*以下是比较广播地址*/ #define IS_ETHER_BROADCAST(a) ( \ *((u_int32_t *)(a)) == 0xffffffff && \ ((u_int16_t *)(a))[2] == 0xffff ) #else /* 非i386的机器不一定按长字或字对齐,所以按字节的方式比较. */ #define BDG_MATCH(a,b) (!bcmp(a, b, ETHER_ADDR_LEN) ) #define IS_ETHER_BROADCAST(a) (!bcmp(a, "\377\377\377\377\377\377", 6)) #endif /* *以下两句是调试用的. */ #define DDB(x) x #define DEB(x) static int bdginit(void);/*申明bridge初始化函数*/ static void parse_bdg_cfg(void);/*申明sysctl的字符参数分解函数*/ static int bdg_ipf; /* bridge中的IPFilter */ static int bdg_ipfw; #if 0 /* 调试用的打印信息 */ static char *bdg_dst_names[] = { "BDG_NULL    ", "BDG_BCAST   ", "BDG_MCAST   ", "BDG_LOCAL   ", "BDG_DROP    ", "BDG_UNKNOWN ", "BDG_IN      ", "BDG_OUT     ", "BDG_FORWARD " }; #endif /* * 以下系统初始化几个结构 */ static struct bdg_stats bdg_stats ;/*该结构用于统计信息*/ static struct callout_handle bdg_timeout_h ;/*用于保存timeout函数返回值*/ /* 把一网络接口加到组中,当然如果定义的组不存在的话,就建立一个该组. */ static struct cluster_softc * add_cluster(u_int16_t cluster_id, struct arpcom *ac) {    struct cluster_softc *c = NULL;/*这是准备用于返回的加入(没有该组就是建立的)组结构*/    int i;    for (i = 0; i < n_clusters ; i++) /*遍历所有组,n_clusters在加入后或建立后会++*/ if (clusters[i].cluster_id == cluster_id)/*有该组号吗?*/    goto found;/*有,跳过建立一个新的,直接到加入该组,此时i+全局变量clusters的内容是发现该组的cluster_softc指针*/    /* 我们要在此建立一个新的组*/    c = malloc((1+n_clusters) * sizeof (*c), M_IFADDR, M_NOWAIT | M_ZERO);/*分配这么多干吗,错了吗?没有,看后面就知道了,他进行了举家搬迁,把前面的都搬过来了*/    if (c == NULL) {/* 分配失败 */ printf("-- bridge: cannot add new cluster\n");/*应该加上,no memory说明*/ return NULL;    } /*分配一个HASH表给该卡,要用掉蛮多内存的,即12*8K*/    c[n_clusters].ht = (struct hash_table *)malloc(HASH_SIZE * sizeof(struct hash_table),M_IFADDR, M_WAITOK | M_ZERO);    if (c[n_clusters].ht == NULL) {/*没内存了,很少出现此情况*/ printf("-- bridge: cannot allocate hash table for new cluster\n"); free(c, M_IFADDR);/*HASH表没分配到,当然前面分配到的cluster_softc结构要释放掉*/ return NULL;    } /*分配一存放本机网卡硬件地址的表*/    c[n_clusters].my_macs=(struct bdg_addr *)malloc(BDG_MAX_PORTS * sizeof(struct bdg_addr),M_IFADDR, M_WAITOK | M_ZERO);    if (c[n_clusters].my_macs == NULL) { /*内存分配不成功*/        printf("-- bridge: cannot allocate mac addr table for new cluster\n"); free(c[n_clusters].ht, M_IFADDR);/*上面跟这个结构有关的已分配结构都要释放*/        free(c, M_IFADDR);        return NULL;    }    c[n_clusters].cluster_id = cluster_id;/*新组的ID号*/    c[n_clusters].ports = 0;/*在新组中加入的卡*/    /*     * 在这个地方就开始了前面说是否错了的处理的地方,意思是把原来分配的组的指针数组拷贝到新的组中.     */    if (n_clusters > 0) { for (i=0; i < n_clusters; i++)/*因为n_clusters在上面已经设置完了,不需要i=ac_enaddr, &(c->my_macs[c->ports]), 6);  /*把本网卡的硬件地址存入刚申请的组中*/    c->ports++;/*该组的网卡数加一块*/    return c; } /* * 关闭桥转发, 并在接口卡上去掉混杂模式,HASH表和网卡的分组也去除 */ static void bridge_off(void) {    struct ifnet *ifp ;    int i, s;    DEB(printf("bridge_off: n_clusters %d\n", n_clusters);)    IFNET_RLOCK();/*新加的,老版本中没有,其定义为mtx_lock(&ifnet_lock),好象是互斥锁,我没有研究过.关于ifnet_lock,是 定义在if.c中,mtx结构,应该是互斥体结构,之所以加上他,应该是和SMP有关系.*/    TAILQ_FOREACH(ifp, &ifnet, if_link) {/*if_link是ifnet链表中的下一个ifnet*/ struct bdg_softc *b; if (ifp->if_index >= BDG_MAX_PORTS)/*一般不会出现这种情况*/    continue; /* */ b = &(ifp2sc[ifp->if_index]); if ( b->flags & IFF_BDG_PROMISC ) {/*如果网卡在混杂模式就做下面的工作*/    s = splimp();/*关网络中断*/    ifpromisc(ifp, 0);/*去掉混杂模式,ifp是要去掉该模式的网卡的ifnet结构指针.*/    splx(s);/*开网络中断*/    b->flags &= ~(IFF_BDG_PROMISC|IFF_MUTE) ;    DEB(printf(">> now %s%d promisc OFF if_flags 0x%x bdg_flags 0x%x\n",    ifp->if_name, ifp->if_unit,    ifp->if_flags, b->flags);) } b->flags &= ~(IFF_USED) ;/*去掉IFF_USED标志,既不再桥转发了.*/ b->cluster = NULL;/*该卡所在的组的指针也置空.*/ bdg_stats.s[ifp->if_index].name[0] = '\0';/*当然统计信息也要改了.*/    }    IFNET_RUNLOCK();/*解互斥锁,看到这应该明白了,互斥锁是在修改ifnet结构和bdg_stats结构时进行保护的.*/    s = splimp();    for (i=0; i < n_clusters; i++) {/*所有组*/ free(clusters[i].ht, M_IFADDR);/*把HASH表释放掉*/ free(clusters[i].my_macs, M_IFADDR);/*把在组中记录本机网卡硬件地址的空间释放掉*/    }    if (clusters != NULL) free(clusters, M_IFADDR);/*释放组占用的空间*/    clusters = NULL;/*置组的头的指针为空*/    n_clusters =0;/*卡分组的数量也重新置0*/    splx(s); } /* * 把所有卡都置为混杂模式. */ static void bridge_on(void) {    struct ifnet *ifp ;    int s ;    IFNET_RLOCK();/*看前面bridge_off函数有说明*/    TAILQ_FOREACH(ifp, &ifnet, if_link) {/*遍历整个ifnet结构*/ struct bdg_softc *b = &ifp2sc[ifp->if_index]; if ( !(b->flags & IFF_USED) )/*如果没有在使用*/    continue ; if ( !( ifp->if_flags & IFF_UP) ) {/*如果接口关闭*/    s = splimp();    if_up(ifp);/*打开接口,在if.c中,调用if_route函数,比较复杂,到讲route.c和radix.c的时候再讲*/    splx(s); } if ( !(b->flags & IFF_BDG_PROMISC) ) {/*是否在混杂模式?*/    int ret ;    s = splimp();    ret = ifpromisc(ifp, 1);/*设置混杂模式,1是加上混杂模式,0是取消混杂模式*/    splx(s);    b->flags |= IFF_BDG_PROMISC ;/*在该卡的bdg_softc结构中也加上混杂模式*/    DEB(printf(">> now %s%d promisc ON if_flags 0x%x bdg_flags 0x%x\n",    ifp->if_name, ifp->if_unit,    ifp->if_flags, b->flags);) } if (b->flags & IFF_MUTE) {/*去掉阻塞*/    DEB(printf(">> unmuting %s%d\n", ifp->if_name, ifp->if_unit);)    b->flags &= ~IFF_MUTE; }    }    IFNET_RUNLOCK(); } /** *该函数在执行系统命令 sysctl net.link.ether.bridge 和sysctl net.link.ether.bdg_cfg后 */ static void reconfigure_bridge(void) {    bridge_off();/*先关闭所有卡的桥转发,该函数在上面*/    if (do_bridge) {/*如果桥转发打开了,就执行分析bdg_cfg设置的字符串*/ if (if_index >= BDG_MAX_PORTS) {    printf("-- sorry too many interfaces (%d, max is %d)," " disabling bridging\n", if_index, BDG_MAX_PORTS);    do_bridge=0;    return; } parse_bdg_cfg();/*分析字符串,该函数在下面*/ bridge_on();/*打开所有卡的桥转发,该函数的描述在上面*/    } } static char bridge_cfg[1024]; /* in BSS so initialized to all NULs */ /* *分析字符串函数,如:...bdg_cfg=vr0:1,vr1:1,fxp0:2,fxp1:2 也就是说对卡进行分组时,要把卡的名称,设备号,及组号 *分解出来,该函数不和内核有太多牵连,纯粹是字符串分解函数,按照目前的这种分解情况,每块卡只能存在于一个组中, *如果我们希望他能在多个组中应该怎么办?而且一卡多组的情况是非常有用的,如: *..........................................| *..........................................| ...Internet 入口 *................................._____________________ *.................................|.......卡1 ........| *.................................|.卡2...........卡3.| 透明网桥A *.................................|___________________| *...................................|..............| *...................................|..............| *................................主机B...........主机C *说明:网桥A是一个有三块卡的FreeBSD主机,其中卡1通向Internet *   主机B是认证服务器,主机C是数据库服务器. *   要求从Internet进入的数据包只能到主机B进行认证,认证后该机IP地址存入主机A的缓冲,才能和C通讯 *   也就是说卡1和卡2是同组,卡1同卡3在认证后将是同组,关于A记录已认证IP地址的方法,我认为最好使用 *   patricia树,但在树中只存储主机路由及认证信息. */ static void parse_bdg_cfg() {    char *p, *beg ;    int l, cluster;    static char *sep = ", \t";    for (p = bridge_cfg; *p ; p++) { struct ifnet *ifp; int found = 0; char c; /*该函数在libc库中,index.c中.如下:*/ /* index(p, ch) register const char *p, ch; { for (;; ++p) { if (*p == ch) return((char *)p); if (!*p) return((char *)NULL); } } */ if (index(sep, *p)) /* 由上面的解释可知道,跳过',号' 和 'TAB键 ' */    continue ; /* 卡名是由小写字母和数字组成,如:vr0,fxp0,等 */ for ( beg = p ; islower(*p) || isdigit(*p) ; p++ )/*循环开始,是小写或数字时继续*/    ; l = p - beg ; /* 得到了名字的长度*/ if (l == 0) /* 长度是0当然是不行的 */    break ; if ( *p != ':' ) /* 紧接的后面的字符如果不是":",那么就假定默认为组1 */    cluster = 1 ; else    cluster = strtoul( p+1, &p, 10);/*字符转换为无符号整数*/ c = *p; /*暂时把p指针中的东西保存到C中,因为要把0(字符串结尾)放到*p中,以后再换回*/ *p = '\0'; /* * 开始在接口列表中查找该网卡名 */ IFNET_RLOCK(); /* 互斥锁 */ TAILQ_FOREACH(ifp, &ifnet, if_link) {/*遍历整个ifnet结构*/    char buf[IFNAMSIZ];    snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%d", ifp->if_name, ifp->if_unit);/*把卡名字和子设备号合并放到buf中,如:名字=vr,子设备号=0,合并后为vr0*/    if (!strncmp(beg, buf, max(l, strlen(buf)))) {/*比较我们参数的设备名和buf中的相等吗?*/ struct bdg_softc *b = &ifp2sc[ifp->if_index]; if (ifp->if_type != IFT_ETHER && ifp->if_type != IFT_L2VLAN) {/*不是以太网卡*/    printf("%s is not an ethernet, continue\n", buf);    continue; } if (b->flags & IFF_USED) {/*如果接口卡中有该标志,那他已经用于bridge了.*/    printf("%s already used, skipping\n", buf);    break; } b->cluster = add_cluster(htons(cluster), (struct arpcom *)ifp);/*调用前面的函数,把卡加入到组中.*/ b->flags |= IFF_USED ;/*加上bridge开始使用标志*/ sprintf(bdg_stats.s[ifp->if_index].name,             /*打印信息到屏幕*/ "%s%d:%d", ifp->if_name, ifp->if_unit, cluster); DEB(printf("--++  found %s next c %d\n",    bdg_stats.s[ifp->if_index].name, c);) found = 1;/*置发现标志*/ break ;    } } IFNET_RUNLOCK();/*解互斥锁*/ if (!found)/*没找到接口,可能是你参数输入错误*/    printf("interface %s Not found in bridge\n", beg); *p = c;/*换回来*/ if (c == '\0')    break; /* 到了字符串结尾 */    } } /* * 如果使用的是SYSCTL_PROC来定义一个控制节点,那么第7个参数是一个处理函数指针,以下这两个函数都是处理函数 */ static int sysctl_bdg(SYSCTL_HANDLER_ARGS) /*以下是在sysctl.h中关于SYSCTL_HANDLER_ARGS的说明*/ /*#define SYSCTL_HANDLER_ARGS struct sysctl_oid *oidp, void *arg1, int arg2, struct sysctl_req *req   */ {    int error, oldval = do_bridge ;/*把do_bridge放到oldval中暂时保存*/    error = sysctl_handle_int(oidp, oidp->oid_arg1, oidp->oid_arg2, req);/*该函数把数据放到全局结构变量oidp中*/ /*由于oidp中有指向do_bridge的指针,所以*/ /*sysctl中的=xxx的值将放到do_bridge中*/    DEB( printf("called sysctl for bridge name %s arg2 %d val %d->%d\n", oidp->oid_name, oidp->oid_arg2, oldval, do_bridge); )    if (oldval != do_bridge)/*如果和原来的值不同,就重新设置bridge*/ reconfigure_bridge();    return error ; } /* * 和上面是一样的,这里就不多解释了.他们不同之处是一个是整数型,一个是字符串型 */ static int sysctl_bdg_cfg(SYSCTL_HANDLER_ARGS) {    int error = 0 ;    char old_cfg[1024] ;/*不同的地方,即是字符串*/    strcpy(old_cfg, bridge_cfg) ;/*字符串拷贝,已经检查过,没有溢出产生.如有兴趣,可查LIBC库*/    error = sysctl_handle_string(oidp, bridge_cfg, oidp->oid_arg2, req);    DEB( printf("called sysctl for bridge name %s arg2 %d err %d val %s->%s\n", oidp->oid_name, oidp->oid_arg2, error, old_cfg, bridge_cfg); )    if (strcmp(old_cfg, bridge_cfg)) reconfigure_bridge();    return error ; } static int sysctl_refresh(SYSCTL_HANDLER_ARGS) {    if (req->newptr) reconfigure_bridge();/*该函数在上面*/    return 0; } SYSCTL_DECL(_net_link_ether);/*申明一节点,表示下面的SYSCTL将继承该节点*/ SYSCTL_PROC(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_cfg, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RW,    &bridge_cfg, sizeof(bridge_cfg), &sysctl_bdg_cfg, "A",    "Bridge configuration");/*网卡的分组,"A"代表参数是字符串,sysctl_bdg_cfg是处理的函数的名称*/ SYSCTL_PROC(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,    &do_bridge, 0, &sysctl_bdg, "I", "Bridging");/*对桥转发开关的控制,sysctl_bdf是控制函数,"I"代表参数是整数型*/ SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipfw, CTLFLAG_RW,    &bdg_ipfw,0,"Pass bridged pkts through firewall");/*对桥的防火墙的开关*/ SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipf, CTLFLAG_RW,    &bdg_ipf, 0,"Pass bridged pkts through IPFilter");/*包过滤的开关*/ /*因为下面都是控制整数型变量,所以做一个宏*/ #define SY(parent, var, comment) \   static int var ; \ SYSCTL_INT(parent, OID_AUTO, var, CTLFLAG_RW, &(var), 0, comment); /*以下的SYSCTL大都用于防火墙控制*/ int bdg_ipfw_drops; SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipfw_drop, CTLFLAG_RW, &bdg_ipfw_drops,0,""); int bdg_ipfw_colls; SYSCTL_INT(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_ipfw_collisions, CTLFLAG_RW, &bdg_ipfw_colls,0,""); SYSCTL_PROC(_net_link_ether, OID_AUTO, bridge_refresh, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_WR,    NULL, 0, &sysctl_refresh, "I", "iface refresh"); #if 1 SY(_net_link_ether, verbose, "Be verbose"); SY(_net_link_ether, bdg_split_pkts, "Packets split in bdg_forward"); SY(_net_link_ether, bdg_thru, "Packets through bridge"); SY(_net_link_ether, bdg_copied, "Packets copied in bdg_forward"); SY(_net_link_ether, bdg_dropped, "Packets dropped in bdg_forward"); SY(_net_link_ether, bdg_copy, "Force copy in bdg_forward"); SY(_net_link_ether, bdg_predict, "Correctly predicted header location"); SY(_net_link_ether, bdg_fw_avg, "Cycle counter avg"); SY(_net_link_ether, bdg_fw_ticks, "Cycle counter item"); SY(_net_link_ether, bdg_fw_count, "Cycle counter count"); #endif SYSCTL_STRUCT(_net_link_ether, PF_BDG, bdgstats, CTLFLAG_RD, &bdg_stats , bdg_stats, "bridge statistics"); static int bdg_loops ; static void bdg_timeout(void *dummy) {    static int slowtimer; /*会初始化为0*/    if (do_bridge) {/*桥转发打开了就执行下面的*/ static int age_index = 0 ; int l = age_index + HASH_SIZE/4 ;/*l=2048,因为HASH表内放的是指针,每个指针占用4字节,所以/4表示有多少个指针*/ int i; /* */ if (l > HASH_SIZE)/*这时候l=2048,怎么可能>HASH_SIZE(9182)*/ l = HASH_SIZE ; for (i=0; i= HASH_SIZE) age_index = 0 ; if (--slowtimer ether_dhost))/*是广播地址吗?*/ return BDG_BCAST ;/*是的就返回广播地址标志*/    if (eh->ether_dhost[0] & 1)/*硬件地址的最后一位是1吗?即是多播地址吗*/ return BDG_MCAST ;/*是的就返回多播地址标志*/    /*     * 以下循环是查看本机的所有网卡的硬件地址是否和eh中的目的地址相同,相同就是发送到本机的.     */    for (index = c->ports, p = c->my_macs; index ; index--, p++ )/*在cluster_softc结构中遍历本机所有网卡*/ if (BDG_MATCH(p->etheraddr, eh->ether_dhost) )/*和这块卡的硬件地址相同吗?*/    return BDG_LOCAL ;/*相同就返回本地的标志*/    /*     * 如果以上都不是,那么在HASH表中查找一下,目的地和本机的那块卡相连.     */    index= HASH_FN( eh->ether_dhost );/*HASH查找,精华部分,查到该地址在HASH表的第index个偏移*/    bt = &(c->ht[index]);/*定位该HASH条目的入口*/    dst = bt->name;/*得到与目的地机器相连的本机某网卡的ifnet结构指针*/    if ( dst && BDG_MATCH( bt->etheraddr, eh->ether_dhost) ) return dst ;/*返回该指针*/    else return BDG_UNKNOWN ;/*否则没查到,我不知道什么时候将出现该情况.*/ } /** * bridge_in() 函数由if_ethersubr.c中的ether_input函数调用,在该函数中会判断bridge功能是否打开,如果打开 * 既调用该函数.ether_input函数会根据返回值决定是否调用我们即将讲的下一个函数bridge_forward. * 函数入口: *   eh 进入以太网包的以太网包头. *   ifp ifnet结构,即该包是从哪块卡进来的.(ifnet包含了卡的所有信息) * * 函数返回: 目的地要进过本机哪块网卡发送,即那块卡的ifnet结构指针.说明如下 *   BDG_BCAST 广播地址 *   BDG_MCAST  多播地址 *   BDG_LOCAL  不需要转发,该包是发给本机的. *   BDG_DROP   该包要丢弃 *   ifp 即将发送的网卡的ifnet指针. * */ static struct ifnet * bridge_in(struct ifnet *ifp, struct ether_header *eh) {    int index;    struct ifnet *dst , *old ;    bdg_hash_table *bt; /* 将用来放置当前HASH表中该地址的HASH指针的位置 */    int dropit = BDG_MUTED(ifp) ;    /*     * HASH_FN宏在上面的函数中已经有描述.不过在这里是查看对方的MAC地址是否以前有记录(即在HASH表中查找)     */    index= HASH_FN(eh->ether_shost);/*这中HASH的查找方法是否有问题,是否会产生同义词?他的算法是MAC地址的*/ /*[1]和[2]两字节互补后在和HASH长度-1相与,那他认为是唯一值,这是不可靠的.*/ /*我们可以利用该情况生成同义词,进行HASH覆盖,带着次问题我又查看了OpenBSD*/ /*的源代码,他的算法又是另外一种,请看OpenBSD的Alley算法(Bob Jenkins):*/ /* #define mix(a,b,c) \            本人因能力有限,看不懂OpenBSD的算法 do { \ a -= b; a -= c; a ^= (c >> 13); \ b -= c; b -= a; b ^= (a > 13); \ a -= b; a -= c; a ^= (c >> 12); \ b -= c; b -= a; b ^= (a > 5); \ a -= b; a -= c; a ^= (c >> 3); \ b -= c; b -= a; b ^= (a > 15); \ } while (0) u_int32_t bridge_hash(struct bridge_softc *sc, struct ether_addr *addr)   下面的更看不懂了,OpenBSD的哈稀函数 { u_int32_t a = 0x9e3779b9, b = 0x9e3779b9, c = sc->sc_hashkey; b += addr->ether_addr_octet[5] ether_addr_octet[4]; a += addr->ether_addr_octet[3] ether_addr_octet[2] ether_addr_octet[1] ether_addr_octet[0]; mix(a, b, c); return (c & BRIDGE_RTABLE_MASK); } 如果你不懂得以上的算法,那么桥的技术应该说还没精通.本人就是这样,不是谦虚.计算机搞 到后面基本上就是拼算法的先进与合理性. */    bt = &(ifp2sc[ifp->if_index].cluster->ht[index]);/*当然假定index没有同义词,那么就 /*可以找到该MAC地址在HASH表的入口了*/    bt->used = 1 ;/*该MAC的HASH指针开始启用.*/    old = bt->name ;/*暂时存放到old中,记住,大家看看timeout中对bt->name的清除是多么的重要啊*/    if ( old ) { /* 为真就是以前就填充过,说明该机器以前发过包通过本机. */ if (!BDG_MATCH( eh->ether_shost, bt->etheraddr) ) {/*看看上次对方机器的包的源硬件地址和本次的地址相同吗?*/ bdg_ipfw_colls++ ;/*不同,有问题,其实这里的操作有点类似ARP中的.*/ bt->name = NULL ; } else if (old != ifp) {/*源地址是对的,但本机接收网卡发生了更换(重新设置了网卡)或源机器移动了.环回也有可能*/ bt->name = ifp ; /* 指向新的正确的接收网卡的ifnet结构 */    printf("-- loop (%d) %6D to %s%d from %s%d (%s)\n", bdg_loops, eh->ether_shost, ".", ifp->if_name, ifp->if_unit, old->if_name, old->if_unit, BDG_MUTED(old) ? "muted":"active");/*打印信息到屏幕*/    dropit = 1 ;/*在本次转发中是否转发,1是不转发,就是说在发现上面的那种情况后,不转发该包*/    if ( !BDG_MUTED(old) ) { if (++bdg_loops > 10) BDG_MUTE(old) ; } }    }    /*     * 把发送方的地址写到HASH表中.     */    if (bt->name == NULL) {/*因为发送方是第一次发送包.*/ DEB(printf("new addr %6D at %d for %s%d\n",    eh->ether_shost, ".", index, ifp->if_name, ifp->if_unit);) bcopy(eh->ether_shost, bt->etheraddr, 6);/*把发送方的以太网硬件地址放到HASH表中该发送方HASH索引的地方.*/ bt->name = ifp ;    }    dst = bridge_dst_lookup(eh, ifp2sc[ifp->if_index].cluster);/*调用上面说明的函数来查找目的地要经过的本机网卡.*/    /*     * BDG_STAT是对bdg_port_stat结构进行操作,统计各种包的in的数量(做++操作)     */    BDG_STAT(ifp, BDG_IN);    switch ((uintptr_t)dst) {    case (uintptr_t)BDG_BCAST:    case (uintptr_t)BDG_MCAST:    case (uintptr_t)BDG_LOCAL:    case (uintptr_t)BDG_UNKNOWN:    case (uintptr_t)BDG_DROP: BDG_STAT(ifp, dst); break ;    default : if (dst == ifp || dropit)    BDG_STAT(ifp, BDG_DROP); else    BDG_STAT(ifp, BDG_FORWARD); break ;    }    if ( dropit ) {/*不转发为真吗?*/ if (dst == BDG_BCAST || dst == BDG_MCAST || dst == BDG_LOCAL) dst = BDG_LOCAL ;/*如果是发送给本机的包,即上面那些条件成立,返回该标志由ether_input函数处理*/ else   dst = BDG_DROP ;/*该标志返回给ether_input后,该函数会把包抛弃*/    } else { if (dst == ifp)/*如果包来自该接口,又要发送到该接口,当然应该丢弃该包*/    dst = BDG_DROP;    }    DEB(printf("bridge_in %6D ->%6D ty 0x%04x dst %s%d\n",eh->ether_shost, ".",eh->ether_dhost, ".",ntohs(eh->ether_type), (dst if_name,(dst if_unit); )    return dst ;/*返回的值是给ether_input函数的*/ } /* 该函数由ether_input函数(if_ethersubr.c中)调用,作用是把包转发到相应的网络接口 * 参数dst是将要被转发的接口,当然,他可以是一个接口,也有可能是一组或所有接口. * 该函数内是作为放火墙代码的放置地的理想地方.非同组接口过滤,以太层包过滤,IP层包过滤 * 或自己编写的钩子都可以在此实现. */ static struct mbuf * bdg_forward(struct mbuf *m0, struct ifnet *dst) { /*该宏的作用是把先前保存的以太网包头部恢复到mbuf中.*/ #define EH_RESTORE(_m) do {   \ /*关于M_PREPEND宏我在以前的文章中讲过,该宏是对mbuf进行操作,在此处是在mbuf前申请以太网头部长度的空间*/    M_PREPEND((_m), ETHER_HDR_LEN, M_DONTWAIT);     \    if ((_m) == NULL) {   \ bdg_dropped++;   \ return NULL;   \    }   \    if (eh != mtod((_m), struct ether_header *))   \ bcopy(&save_eh, mtod((_m), struct ether_header *), ETHER_HDR_LEN); \    else   \ bdg_predict++;   \ } while (0);    struct ether_header *eh;  /*暂时存放以太网头部*/    struct ifnet *src;        /*该包是本机的哪块网卡接收的*/    struct ifnet *ifp, *last;  /*转发包时要用到的一些临时存放ifnet结构的指针*/    int shared = bdg_copy ; /* 看前面的sysctl宏 */    int once = 0;      /* 代表只发送一次 */    struct ifnet *real_dst = dst ;    struct ip_fw_args args; #ifdef PFIL_HOOKS /* PFIL_HOOKS 即包过滤钩子*/    struct packet_filter_hook *pfh;/* 包过滤钩子结构*/    int rv; #endif /* PFIL_HOOKS 即包过滤钩子*/    struct ether_header save_eh;    DEB(quad_t ticks; ticks = rdtsc();)    args.rule = NULL; /*放火墙规则*/    /* 关于这一些放火墙及DUMMYNET,我没有研究过,有兴趣的可以自己扩展研究 */    for (;m0->m_type == MT_TAG; m0 = m0->m_next) if (m0->_m_tag_id == PACKET_TAG_DUMMYNET) {    args.rule = ((struct dn_pkt *)m0)->rule;    shared = 0; }    if (args.rule == NULL) bdg_thru++;    eh = mtod(m0, struct ether_header *);/*eh指向了m0中的以太网头部*/    src = m0->m_pkthdr.rcvif;   /*接收该包的本机的网卡接口的ifnet结构指针*/    if (src == NULL) /* 代表包是从ether_output函数输出,即从本机的上层协议输出 */ dst = bridge_dst_lookup(eh, ifp2sc[real_dst->if_index].cluster);    if (dst == BDG_DROP) { /* 这种情况不会发生,因为在ether_input函数中已经对BDG_DROP进行了过滤 */ printf("xx bdg_forward for BDG_DROP\n"); m_freem(m0); bdg_dropped++;/*统计丢弃的包数量*/ return NULL;    }    if (dst == BDG_LOCAL) { /* 这种情况不会发生,因为在ether_input函数中已经对BDG_DROP进行了过滤 */ printf("xx ouch, bdg_forward for local pkt\n"); return m0;    }    if (dst == BDG_BCAST || dst == BDG_MCAST) { /* need a copy for the local stack */ shared = 1 ;    }    /* 在这是做了一个和ip_output中类似的过滤器,当放火墙已经打开,并且包不是从ether_output输出的时候(     * 会过滤两次).当然在此处还可以限制一些非IP包,其他链路层的包.     */    if (src != NULL && ( #ifdef PFIL_HOOKS ((pfh = pfil_hook_get(PFIL_IN, &inetsw[ip_protox[IPPROTO_IP]].pr_pfh)) != NULL && bdg_ipf !=0) || #endif (IPFW_LOADED && bdg_ipfw != 0))) { int i; if (args.rule != NULL && fw_one_pass) goto forward; /* 包已经处理过了,直接到forward转发 */ i = min(m0->m_pkthdr.len, max_protohdr) ; if ( shared || m0->m_len < i) { m0 = m_pullup(m0, i) ; if (m0 == NULL) { printf("-- bdg: pullup failed.\n") ; bdg_dropped++; return NULL ; } eh = mtod(m0, struct ether_header *); } bcopy(eh, &save_eh, ETHER_HDR_LEN); /*保存以太网头部,以后用EH_RESTORE恢复 */ m_adj(m0, ETHER_HDR_LEN); /* 剥掉头部 */ #ifdef PFIL_HOOKS /* * NetBSD风格的过滤器 */ if (pfh != NULL && m0->m_pkthdr.len >= sizeof(struct ip) && ntohs(save_eh.ether_type) == ETHERTYPE_IP) {    /*     * 调用放火墙前,要确定是IP包.     */ struct ip *ip = mtod(m0, struct ip *);/*指向IP头部*/ ip->ip_len = ntohs(ip->ip_len); ip->ip_off = ntohs(ip->ip_off); do { if (pfh->pfil_func) { rv = pfh->pfil_func(ip, ip->ip_hl ip_len = htons(ip->ip_len); ip->ip_off = htons(ip->ip_off); } #endif /* PFIL_HOOKS结束 */ if (!IPFW_LOADED || bdg_ipfw == 0) { EH_RESTORE(m0); /* 恢复以太网头部 */ goto forward; /* 不使用ipfw, 直接转发 */ } /* * 下面的代码和if_ethersubr.c:ether_ipfw_chk()非常类似 */ args.m = m0; /* 将查看的包 */ args.oif = NULL; /* 输入的ifnet */ args.divert_rule = 0; /* 目前不支持定向的规则 */ args.next_hop = NULL; /* 目前也不支持转发的规则 */ args.eh = &save_eh; /* 头部 */ i = ip_fw_chk_ptr(&args); m0 = args.m; if (m0 != NULL)/*通过了*/ EH_RESTORE(m0); /* 恢复以太网头部 */ if ( (i & IP_FW_PORT_DENY_FLAG) || m0 == NULL) /* 没通过,抛弃 */ return m0 ; if (i == 0) goto forward ; if (DUMMYNET_LOADED && (i & IP_FW_PORT_DYNT_FLAG)) { struct mbuf *m ; if (shared) { m = m_copypacket(m0, M_DONTWAIT);/*共享为真,则做一个备份*/ if (m == NULL) { bdg_dropped++; return NULL; } } else { m = m0 ; /* 把原包放到 dummynet 中处理*/ m0 = NULL ; } args.oif = real_dst; ip_dn_io_ptr(m, (i & 0xffff),DN_TO_BDG_FWD, &args); return m0 ; } bdg_ipfw_drops++ ; return m0 ;    } forward:  /*转发*/    if ( shared ) { int i = min(m0->m_pkthdr.len, max_protohdr) ;/*取mbuf链表的第一个mbuf的包头部长度与最大协议长度的最小值*/ m0 = m_pullup(m0, i) ;/*调整m0->data的指向位置到i*/ if (m0 == NULL) {/*不成功*/ bdg_dropped++ ; return NULL ; }    }    if (src != NULL) real_dst = src ;    last = NULL;    IFNET_RLOCK();    if (dst == BDG_BCAST || dst == BDG_MCAST || dst == BDG_UNKNOWN) {/*如果目的地是广播,多播和不知道的包类型,则全部都要转发*/ ifp = TAILQ_FIRST(&ifnet) ; /* 从第一个开始吧 */ once = 0 ;/*该变量是用来控制是否都转发,0为都转发,1为只从1个网卡转发*/    } else { ifp = dst ;/*转发的网卡只要一个*/ once = 1 ;    }    if ((uintptr_t)(ifp) if_snd, m, last)) {/*发送包,早版本的只是用(*ifp->if_start)(ifp);当前版考虑到SMP,使用了*/ #if 0 /*一些锁技术,该过程跳过了普通的ether_output函数而直接调用驱动程序*/ BDG_MUTE(last); #endif } BDG_STAT(last, BDG_OUT);/*统计*/ last = NULL ; if (once)/*只发送一次为真吗?*/ break ; } if (ifp == NULL) break ; if ( BDG_USED(ifp) && !BDG_MUTED(ifp) && !_IF_QFULL(&ifp->if_snd)  &&     (ifp->if_flags & (IFF_UP|IFF_RUNNING)) == (IFF_UP|IFF_RUNNING) &&     ifp != src && BDG_SAMECLUSTER(ifp, real_dst) )/*除了前面的判断接口的正常状态和接口发送对列是否满*/ last = ifp ; /*主要的判断是对输入和输出接口是否同组接口的判断*/ ifp = TAILQ_NEXT(ifp, if_link) ;/*下一网卡的ifnet结构指针*/ if (ifp == NULL)/*代表发完了last所指向的网卡就不发送了.*/ once = 1 ;    }    IFNET_RUNLOCK();    DEB(bdg_fw_ticks += (u_long)(rdtsc() - ticks) ; bdg_fw_count++ ; if (bdg_fw_count != 0) bdg_fw_avg = bdg_fw_ticks/bdg_fw_count; )/*后面的括号是前一行的DEB的结束哦,不要搞错了.*/ return m0 ; #undef EH_RESTORE } /* * 初始化工作. */ static int bdginit(void) {    printf("BRIDGE 020214 loaded\n");/*020214是开发的时间2002-02-14吗?*/    ifp2sc = malloc(BDG_MAX_PORTS * sizeof(struct bdg_softc),/* BDG_MAX_PORTS=128 */ M_IFADDR, M_WAITOK | M_ZERO );  /*即在此申请bdg_softc结构所用的内存,ifp2sc是该结构的首指针*/    if (ifp2sc == NULL) return ENOMEM ;    bridge_in_ptr = bridge_in; /*存放桥路经分析函数指针*/    bdg_forward_ptr = bdg_forward;/*存放桥转发函数指针*/    bdgtakeifaces_ptr = reconfigure_bridge;/*存放接口设置函数指针*/    n_clusters = 0; /*初始化桥组的数量为0*/    clusters = NULL;/*组结构头部为空*/    do_bridge=0;/*暂时不开bridge*/    bzero(&bdg_stats, sizeof(bdg_stats) );/*桥状态数据统计结构清0*/    bdgtakeifaces_ptr();/*在前4行可看到把reconfigure_bridge的指针放入了,该函数在上面*/    bdg_timeout(0);/*打开定时器*/    return 0 ; } /* *在bridge模块被静态或动态导入时要执行的初始工作,从这开使,基本上是新加的(和4.4版比) */ static int bridge_modevent(module_t mod, int type, void *unused)/*只用到了type*/ { int s; int err = 0 ; switch (type) { case MOD_LOAD:     /*模块加载*/ if (BDG_LOADED) { err = EEXIST; break ; } s = splimp();/*关网络中断*/ err = bdginit();/*执行初始化程序*/ splx(s);/*开网络中断*/ break; case MOD_UNLOAD:/*在模块卸载时被调用*/ #if !defined(KLD_MODULE) printf("bridge statically compiled, cannot unload\n"); err = EINVAL ; #else s = splimp(); do_bridge = 0; bridge_in_ptr = NULL;/*存放桥路经分析函数指针置为空*/ bdg_forward_ptr = NULL;/*存放桥转发函数指针置为空*/ bdgtakeifaces_ptr = NULL; untimeout(bdg_timeout, NULL, bdg_timeout_h);/*卸载监视器*/ bridge_off(); if (clusters) /*如果你的网卡编了组*/    free(clusters, M_IFADDR);/*释放掉组结构占用的空间*/ free(ifp2sc, M_IFADDR);/*释放掉bdg_softc结构占用的空间*/ ifp2sc = NULL ;/*并且把指向首bdg_softc结构的指针置为空*/ splx(s); #endif break; default: err = EINVAL ; break; } return err; } static moduledata_t bridge_mod = { "bridge", bridge_modevent, 0 }; DECLARE_MODULE(bridge, bridge_mod, SI_SUB_PSEUDO, SI_ORDER_ANY);/*动态可加载模块*/ MODULE_VERSION(bridge, 1); /*说实话,写此解析花了我不少时间,自己理解是不难的,要把理解后自己的思路写成文章说明*/ /*是比较难,尤其是该程序是很早以前分析过的,你要写成文章,又不得不重新分析一遍.还要照顾*/ /*到一些基础稍微差一点儿的网友,一些函数需要适当展开.文章中可能有一些错误的地方,希望*/ /*网友们能指正,谢谢*/