虚拟网卡驱动编写与实现

在 Linux 系统中，虚拟网卡作为模拟网络接口卡的驱动，用于仿真网络设备的通信需求。本文将介绍如何编写一个简单的虚拟网卡驱动，并通过测试验证其正确性。

驱动编写概述

虚拟网卡驱动需要模拟实际网卡的功能，但因缺乏硬件支持，需通过软件实现数据包的发送与接收。驱动的入口通常包括设备的注册和管理。以下是编写虚拟网卡驱动的主要步骤：

1. 初始化与注册

分配网络设备：使用 alloc_netdev 函数分配虚拟网卡资源。

设置网络设备：初始化设备地址、传输环路函数（如发送数据包功能）等。

注册设备：通过 register_netdev 将设备添加到网络层，实现网络通信。

2. 功能实现

虚拟网卡需要支持数据包的发送与接收。由于没有硬件支持，需手动模拟数据包的处理流程。

接收数据包：通过 emulator_rx_packet 函数接收数据包，无需实际硬件，仅用内存模拟。

发送数据包：通过 vnet_send_packet 函数发送数据包，调用 netif_wake_queue唤醒网络队列，完成数据传输。

3. 测试与验证

在编写完驱动后，需进行测试以验证其功能。以下是常规的测试流程：

设置虚拟网卡：

ifconfig vnet0 1.1.1.1

查看网卡信息：

ifconfig

测试本身通信：

ping 1.1.1.1

测试跨子网通信：

ping 1.1.1.5

通过以上步骤，可以验证虚拟网卡是否正常工作。

驱动代码示例

以下是完整的虚拟网卡驱动代码示例，供参考：

#include 
   
    
#include 
    
     
#include 
     
      
#include 
      
       
#include 
       
        
#include 
        
          #include 
         
           #include 
          
            #include 
           
             #include 
            
              #include 
             
               #include 
              
                #include 
               
                 #include 
                
                  #include 
                 
                   #include 
                  
                    #include 
                   
                     #include 
                    
                      #include 
                     
                       #include 
                      
                        #include 
                       
                         struct net_device *vnet_dev; static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) { unsigned char *type; struct iphdr *ih; __be32 *saddr, *daddr, tmp; unsigned char tmp_dev_addr[ETH_ALEN]; struct ethhdr *ethhdr; struct sk_buff *rx_skb; // IP header处理 ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data; memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN); memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN); memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN); ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr)); saddr = &ih->saddr; daddr = &ih->daddr; tmp = *saddr; *saddr = *daddr; *daddr = tmp; type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr); *type = 0; ih->check = 0; ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih, ih->ihl); rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2); skb_reserve(rx_skb, 2); memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len); rx_skb->dev = dev; rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev); rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; dev->stats.rx_packets++; dev->stats.rx_bytes += skb->len; netif_rx(rx_skb); } static int vnet_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) { static int cnt; printk("vnet_send_packet cnt = %d\r\n", ++cnt); netif_stop_queue(dev); emulator_rx_packet(skb, dev); dev_kfree_skb(skb); netif_wake_queue(dev); dev->stats.tx_packets++; dev->stats.tx_bytes += skb->len; return 0; } static int vnet_init(void) { int error; vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup); if (!vnet_dev) { printk("alloc_netdev error\r\n"); return -1; } vnet_dev->hard_start_xmit = vnet_send_packet; vnet_dev->dev_addr[0] = 0x6; vnet_dev->dev_addr[1] = 0x5; vnet_dev->dev_addr[2] = 0x4; vnet_dev->dev_addr[3] = 0x3; vnet_dev->dev_addr[4] = 0x2; vnet_dev->dev_addr[5] = 0x1; error = register_netdev(vnet_dev); if (error) { printk("register_netdev error\r\n"); free_netdev(vnet_dev); return -1; } return 0; } static void vnet_exit(void) { unregister_netdev(vnet_dev); free_netdev(vnet_dev); } module_init(vnet_init); module_exit(vnet_exit); MODULE_AUTHOR("Long,7365151xx@qq.com"); MODULE_LICENSE("GPL");

以上代码实现了一个简单的虚拟网卡驱动，支持通过软件模拟数据包的接收与发送。测试时，可设置虚拟网卡地址并执行 ping 测试，确认其是否实现了有效的网络通信。

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