单步执行TCP/IP堆栈

Question

我是一个专有嵌入式操作系统的QA工程师。他们构建了自己的ATN stack，并使用调试器逐步通过它，这是我在网络方面最令人大开眼界的经历。看着堆栈的每一层构建自己的数据包部分是令人惊叹的。然后，终于能够在线路上看到构建的数据包，这更有意义。

作为一名教育工作者，我想与其他人分享这一经验。有没有人知道一种直接通过TCP/IP堆栈的方法？理想情况下，我希望有一些比调试*BSD或Linux内核更简单的东西，尽管如果这是唯一的选择，那么这个过程的一些提示和技巧将是很好的。用C/C++编写的可以在用户模式下与Visual Studio或Eclipse一起运行的参考堆栈将是理想的。

Answer 1

这完全取决于你想要关注的是什么。根据您的问题，您最感兴趣的是穿过不同层的数据流(电缆上的用户空间流->电压)。

为此，我建议您使用http://www.csse.uwa.edu.au/cnet/，这是一个完整的网络模拟器。它允许您单步执行堆栈的所有级别。

真正的系统将始终在Layer3、Layer2和Layer1 (以太网和CRC校验芯片固件、硬件MAC)之间有明确的区别。你将很难进入操作系统，而且一些实现细节会让学生们感到混乱和困惑。对于Linux，您必须解释内核基础结构才能理解TCP/IP堆栈设计。

如果您只对TCP/IP部分感兴趣，我建议您使用像http://www.sics.se/~adam/lwip/这样的嵌入式TCP/IP堆栈。您可以将其合并到一个简单的用户空间程序中，并完整地构造TCP/IP数据包。

请注意，在单步执行TCP/IP堆栈时，您无法解决许多网络通信方面的问题。在这两者之间仍然有一个MAC芯片，它调节介质访问、冲突等。在它下面，有一个PHY芯片，它将所有的东西转换成电/光信号，甚至还有一个协议来处理MAC和PHY之间的通信。此外，您还没有看到与排队、并发、操作系统资源分配ea相关的所有方面。完整的图景应该包括所有这些方面，只有在网络模拟器中才能看到。

Answer 2

我会在虚拟机中运行Minix并对其进行调试。它非常适合这一点。

Minix是一个具有TCP/IP堆栈的完整操作系统，因此您可以获得所需的代码。然而，与Linux/BSD不同的是，它的根源和设计目标是作为一种教学工具，因此它避免了一定程度的复杂性，而更倾向于清晰。事实上，这是Linus Torvalds开始使用Linux时开始使用的操作系统:-)

您可以在VirtualBox或VMware等VM中运行minix并对其进行调试。网站上有以下说明：http://www.minix3.org/

Answer 3

我个人使用DOS和SoftICE学习了TCP/IP协议栈(哦，泄露了我是个老家伙)。在虚拟机上使用DOS并通过TCP/IP驱动程序进行调试将会简单得多，因为您的目标是了解TCP/IP的工作原理。现代操作系统对网络I/O进行了大量的优化，调试起来并不容易。

http://www.crynwr.com/有一堆开源的包驱动程序。使用源代码进行调试应该会更容易一些。