Подключение ENC28J60 + PIC к локальной сети Часть II.

Категория: Интернет, локальные сети, удаленный доступ

Страница 2 из 2

Вот мы и подошли к реализации на ассемблере протоколов. Начнем с протокола ARP. Для чего этот протокол нужен ? Он нужен для определения адреса канального уровня по известному адресу сетевого уровня , так по крайней мере написано в "официальных документах". А по простому каждое устройство в интернет сетях имеет свой уникальный (физический) адрес , который покупается производителем оборудования и называется MAC адрес, его длина шесть байт . Для того что бы это устройство могло принимать IP пакеты необходимо "закрепить " за ним 4-х байтовый IP адрес , который присваивает менеджер сети (админ). Для того что бы отправить по сети IP пакет на определенный IP адрес отправитель (ПК к примеру) просматривает у себя в кеше так называемую ARP таблицу и если такого адреса нет отправляет широковещательный пакет (всем в сети). Устройство , с таким IP адресом отвечает на прямую отправителю о нахождении в сети и сообщает свой MAC адрес. ПК записывает себе в ARP таблицу и периодически опрашивая о нахождение в сети. После этого отправляет IP пакет непосредственно получателю. Для просмотра ARP таблицы у себя на ПК в командной строке напишите ARP -a (пуск -> выполнить -> ARP -a ) ( должно быть подключение по сети). Вот так к примеру эта таблица выглядит у меня на ПК. Адрес устройства 192.168.1.61

В связи с тем , что инициатором обращение к нашей конструкции будет внешнее устройство , мы реализуем только ARP сервер. Т.е. мы не будем создавать у себя таблицы, пусть тот кто обращается к нашему устройство тот и помнит.... Этим самым мы с экономим ресурсы под другие задачи. Но если будет необходимость самому проявлять инициативу (например передавать данные с определенным интервалом времени на какой то адрес ), то придется доработать протокол.

Вот так выглядит широковещательный ARP запрос.

А вот ответ от нашего устройства. (присвоен IP адрес 192.168.1.61)

40 61 86 4e 33 09 - MAC адрес получателя .

00 d0 5c 09 6f 1f - MAC адрес отправителя (нашего оборудования ).

08 06 - протокол ARP.

00 01 - номер

08 00 - Код протокола. IPv4

06- длина физического адреса (MAC адрес )

04- длина логического адреса (IP адреса)

00 02 - ответ (запрос 00 01)

00 d0 5c 09 6f 1f - MAC адрес отправителя (нашего оборудования ).

c0 a8 01 3d - IP отправителя (наш 192.168.1.61).

40 61 86 4e 33 09 - MAC адрес получателя .

c0 a8 01 3d - IP получателя (наш 192.168.1.1).

00 .... 00 - добивка до 64 байт (настраивали при инициализации enc28j60)

Часть данных , как видно из рисунков, мы трогать не будем. Записываем MAC и IP адрес отправителя в регистры и собираем ответный ARP пакет, в котором сообщаем свои IP и MAC адреса, меняем на ответ (00 02) .Записываем в регистры Reg_1 и Reg_2 длину пакета , (в ARP она постоянна) и передаем в буфер enc28j60. Добивку нулями делает сам контроллер enc28j60.

Передав пакет программа переходит к обработке нового, принятого пакета.

Переходим к IP протоколу.

Протокол IP :

Протокол IP является самым главным во всей иерархии протоколов семейства TCP/IP. Именно он используется для управления рассылкой TCP/IP пакетов по сети. Если опять перевести на простой язык, то IP является транспортом для UDP,ICMP.., которые будем рассматривать далее. Мы не будем много уделять внимания описанию IP протокола , т.к. в интернете очень много информации на данную тему, а остановимся только на том , что на понадобится в дальнейшем и рассмотрим IP совместно с другими протоколами.

Протокол ICMP.(Ping)

Ниже, на рисунке показаны запрос и ответ протокола ICMP.

Все то , что закрашено является IP заголовком. Мы не будем разбирать здесь весь пакет, он разобран к примеру здесь , можно сравнить пакеты (запрос, ответ) и вы увидите отличие. Что не закрашено относится к протоколу ICMP , все вместе IP пакетом.

В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, или маршрутизатор не отвечают. В нашем случае мы будем использовать только "Ping" (проверки возможности доставки IP-пакетов). С помощью "Пинга" очень удобно поверить качество линии связи и работу самого устройства. По сравнению с тем же ARP протоколом для формирования ответа протокола ICMP все на много сложней. Сложней тем , что здесь в ответе (как и запросе) есть контрольная сумма как в IP заголовке , так и в самом протоколе. По этому нам необходимо после формирования произвести расчеты контрольных сумм. Рассчитывать мы будем только сумму IP заголовка, а сумму ICMP пакета будем высчитывать исходя из изменений в байтах, т.е. сам ICMP ответ практически одинаков , нужно поменять запрос на ответ (8 на 0). Т.е. просто изменим принятую контрольную сумму с учетом сделанных изменений в ICMP пакете, тем самым упростим процесс обработки .

Расчет контрольной суммы IP Заголовка.

Здесь сумма рассчитывается начиная с байта версии и длины заголовка (45) , считается соответственно всего 20 байт. Контрольная сумма заголовка представляет собой 16-битовое поразрядное дополнение (one's complement) суммы поразрядных дополнений всех 16-битовых слов заголовка. При вычислении контрольной суммы значение самого поля принимается нулевым. Т.е. в программе для подсчета суммы, первоначально сбрасываем принятые значение контрольной суммы.

Обработка ICMP пакета.

После обработки IP заголовка и подсчета контрольной суммы копируем значения суммы в IP заголовок отправляемого пакета. К контрольной сумме ICMP пакета прибавляем 0х08 (меняем запрос на ответ). Здесь длина пакета для отправки высчитывается по данным, полученным в заголовке принятого пакета, (принятый заголовок с данными о длине находится в ОЗУ по адресу 0х0103, 0х104) с вычитанием 4 байт контрольной суммы . которые добавляет к пакету отправитель. После этого передаем пакет в буфер передатчика enc28j60.

Здесь можно наглядно посмотреть работу нашего устройства. Послав 4 пакета с ПК , получили 4 ответа .(IP устройства 192.168.1.61).

На данном этапе можно написать приложение и собрать конструкцию "Сторож сети" . К примеру у Вас есть устройство , которое бывает зависает, а доступ к нему затруднен (что к удивлению бывает очень часто, особенно если это устройство находится далеко). Как можно перезагрузить его? Его можно локально (там где оно находиться) с определенным интервалом времени "пинговать" и в случае отсутствия ответа перегружать устройство.

В следующей части разберем UDP протокол и напишем небольшое приложение.

Ссылки:

Все вопросы можно задать на форуме.

Проект v1.3 можно скачать по ссылке на форуме.