设计与实现IP包静态路由转发程序

"该实验是关于设计和实现一个IP包的静态路由转发程序，旨在加深对链路层和网络层协议衔接以及静态路由原理的理解。实验中涉及的主要数据结构包括静态路由表、ARP缓存和设备信息表。通过配置文件进行设定，程序需要能够根据目的IP地址查找相应的静态路由规则，获取网关和接口信息，并通过ARP缓存找到网关的MAC地址，再利用设备信息找到接口对应的设备号，从而完成IP包的转发。" 在实验"Lab4_171830635_俞星凯1"中，主要关注以下几个知识点： 1. **静态路由表**：由`struct route_item`数据结构表示，包含目的IP（destination）、网关IP（gateway）、子网掩码（netmask）和接口名（interface）。`route_info`数组存储了所有静态路由规则，`route_item_index`用于跟踪已添加的规则数量。 2. **ARP缓存**：使用`struct arp_table_item`结构体存储，包含IP地址（ip_addr）和MAC地址（mac_addr）。`arp_table`数组保存ARP条目，`arp_item_index`记录已添加的条目数量。 3. **设备信息**：通过`struct device_item`定义，包含接口名（interface）、IP地址（ip_addr）和MAC地址（mac_addr）。`device`数组维护设备信息，`device_index`追踪已注册的设备数。 4. **数据包处理**：实验中使用了两个缓冲区`recv_buf`和`send_buf`来存储收发的数据。`struct sockaddr_ll`类型的`src_ll`和`dest_ll`用于处理以太网帧中的源MAC地址和目的MAC地址，它们在数据包的发送和接收过程中起着关键作用。 5. **程序运行流程**： - 通过命令行参数`argv[1]`获取目的IP地址。 - 查找静态路由表，确定目的IP对应的网关和接口。 - 在ARP缓存中查询网关的MAC地址。 - 使用设备信息找出接口对应的设备号。 - 设置`sockaddr_ll`结构体`dest_ll`的MAC地址，准备发送IP包。 - 在发送缓冲区`send_buf`中填充IP和ICMP头信息，发送ICMP_ECHO请求。 6. **包转发**：收到数据包后，检查目的IP是否为本地IP。如果是，发送ICMP_ECHOREPLY响应；如果不是，根据静态路由表进行转发。 7. **配置文件解析**：实验中提到的配置文件包含三部分：路由规则、ARP缓存条目和设备信息。程序需要解析这些配置来构建内部数据结构，以便于后续的路由决策。 8. **网络层次理解**：实验涉及链路层（MAC地址、以太网帧）和网络层（IP地址、静态路由、ICMP协议），有助于理解不同层次协议如何协同工作。 这个实验为学习者提供了一个实际操作网络协议和静态路由的平台，有助于深化对网络通信基础的理解。