Ecosyste.ms: Awesome
An open API service indexing awesome lists of open source software.
https://github.com/Harry-Chen/network-principle-labs
Labs for Network Principle course, Fall 2018, Tsinghua University
https://github.com/Harry-Chen/network-principle-labs
Last synced: about 2 months ago
JSON representation
Labs for Network Principle course, Fall 2018, Tsinghua University
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/Harry-Chen/network-principle-labs
- Owner: Harry-Chen
- Created: 2019-01-04T17:24:47.000Z (over 5 years ago)
- Default Branch: master
- Last Pushed: 2019-06-06T02:13:58.000Z (over 5 years ago)
- Last Synced: 2024-06-15T05:35:49.255Z (3 months ago)
- Language: C
- Size: 160 KB
- Stars: 15
- Watchers: 3
- Forks: 1
- Open Issues: 0
-
Metadata Files:
- Readme: README.md
Awesome Lists containing this project
README
# 计算机网络原理实验
## 路由表
### 说明
路由表的实现位于 `routing_table` 文件夹，为转发引擎和 RIP Daemon 共用的组件。其基于 Rust 语言编写的 [treebitmap](https://github.com/hroi/treebitmap) 项目实现。算法基本思想为带状态压缩的 Trie 树，路由表中每 4 位（称为一个 Nibble）构成树的一层，只要路由表不是过于密集，这样的实现在减少树的体积同时也能大幅增加查找速度。树的每个内部节点可以有至多 16 个子节点，每一个叶节点可以保存 32 个路由表项。查找过程充分利用了节点编号的二进制表示，以不浪费空间。
这一算法性能表现优越，全部 IPv4 BGP 表完全插入后占用空间不超过 5MB，并且在此表上的查找时间量级约为 `100ns`。具体思想与描述还可参考下列文献：
> Eatherton W, Varghese G, Dittia Z. Tree bitmap: hardware/software IP lookups with incremental updates[J]. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, 2004, 34(2): 97-122.
实现的 C 接口提供路由表的插入、删除、最长匹配、完全匹配以及遍历，可见 `rt.h` 中的函数声明，以及 `main.c` 中的使用示例。
### 编译
依赖为 `Rust 1.31.1` 与 `Cargo 0.31.1` 以及 `GCC`。安装完成后，在 `routing_table` 文件夹下运行 `make`，即在 `target/{debug,release}/` 文件下生成对应的静态链接库。
### 运行
路由表不能单独运行，但能通过 `make test` 来运行测试程序。此外，提供编译出的 `.a` 文件，以供没有 Rust 开发环境时直接链接使用。
## 转发引擎
### 说明
转发引擎的实现位于 `forwarder` 文件夹内。此引擎运行后监听 TCP 800 端口监听路由信息变化，动态更新自身的转发表。除此之外，在初始启动时，可选将直连路由插入转发引擎中。
### 编译
直接在 `forwarder` 文件夹中运行 `make` 即可，该项目自动依赖上述的路由表。编译完成后，在 `obj` 文件夹下将得到 `forwarder.release` 与 `forwarder.debug`。前者完全静态编译并打开优化选项，后者保留了调试符号。
### 运行
上述的两个可执行文件均能运行，支持的命令行参数为：
```text
-l：将本机地址和直连网络加入路由表，使引擎能处理目标为这些地址的数据包
-v：调试模式，打印更多信息
-s：加速模式，打印更少信息，跳过一些不必要的步骤
-h：打印版本与帮助信息
```
推荐的运行参数为 `./forwarder.release -s`，测试时务必不要加入 `-v`，否则大量打印会严重影响引擎性能。
默认情况下，引擎会打印所有的路由表变化信息，并在屏幕底部打印当前统计消息（速度、累计包数量等），并且也会打印遇到的错误。
__注意：转发引擎本身不会主动发出 ARP 请求，因此如果下一跳的 MAC 地址不在系统的 ARP 缓存中，引擎将不会进行转发。因此，在插入路由表进行测试前，请务必保证系统 ARP 表中有下一跳的表项。__
在插入 10000 条路由表项后，进行性能测试。首先使用 1300 字节的大包测试，命令为 `iperf3 -c server_ip -u -l 1300 -b 500M -n 20G`，此时有轻微丢包，可以判断转发性能峰值在 470 Mbps 左右。如果采用 64 字节的小包，峰值性能在 7 Mbps 左右。
## RIP Daemon
### 说明
RIP Daemon 的实现位于 `ripd` 文件夹内。实现了简单的 RIP 路由协议，启动时组播 REQUEST 报文，每隔五秒组播 REPLY 报文，并处理其他机器发送的 REPLY 报文。这一实现支持水平分裂算法与对接口状态变化的监测。RIP Daemon 会将本机路由表的变化通过 TCP 800 端口发送给转发引擎。
### 编译
直接在 `ripd` 文件夹中运行 `make` 即可，该项目自动依赖上述的路由表。编译完成后，在 `obj` 文件夹下将得到 `ripd.release` 与 `ripd.debug`。前者完全静态编译并打开优化选项，后者保留了调试符号。
### 执行
直接执行上述的两个可执行文件之一即可。该程序没有命令行参数。