STM32 LwIP单网卡绑定多个IP地址
STM32 LwIP单网卡绑定多个IP地址
芯片：STM32F107VC
编译器：KEIL4
作者：SY
日期：2018-6-28 11:02:53
概述
在只有一个物理网卡的情况下，可以通过软件虚拟多个 IP地址 ，分时通讯。
- 协议栈：
LwIP - 主芯片：
STM32F107VC
实现
首先移植 LwIP ，保证单个 IP地址 时可用。
然后添加虚拟网卡：
void LwIP_Init(void)
{
/* 添加网卡1 */
IP4_ADDR(&ipaddr1, 192, 168, 0, 234);
IP4_ADDR(&netmask1, 255, 255, 255, 0);
IP4_ADDR(&gw1, 192, 168, 0, 1);
netif_add(&netif1, &ipaddr1, &netmask1, &gw1, NULL, ðernetif_init, ðernet_input);
netif_set_up(&netif1);
netif_set_default(&netif1);
/* 添加网卡2 */
IP4_ADDR(&ipaddr2, 192, 168, 1, 234);
IP4_ADDR(&netmask2, 255, 255, 255, 0);
IP4_ADDR(&gw2, 192, 168, 1, 1);
netif_add(&netif2, &ipaddr2, &netmask2, &gw2, NULL, ðernetif_init, ðernet_input);
netif_set_up(&netif2);
/* 新建UDP通信 */
struct udp_pcb *UdpPcb;
/* Create a new UDP control block */
UdpPcb = udp_new();
/* Bind the upcb to any IP address and the UDP_PORT port*/
udp_bind(UdpPcb, IP_ADDR_ANY, UDP_CLIENT_PORT);
/* Set a receive callback for the upcb */
udp_recv(UdpPcb, udp_client_callback, NULL);
}这样处理之后，出现下面的问题：
- 有些数据包会在网卡中逗留，在不确定的时间后，发出去
- 数据包每次都发了两次
- 第一张网卡的
IP地址收不到数据，甚至于使用以太网调试助手向该IP发送数据都抓不到数据包。
根据以太网通信协议，局域网内数据收发，需要使用 MAC 地址通讯，因此首先需要发送 ARP 数据包，需要向目的 IP地址 发送协议包，请求对方的 MAC地址 。通过抓包工具查看，果然是这样，电脑端发送的 ARP 数据包，设备没有回复。
因此修改 ARP层 。
/*
*********************************************************************************************************
* Function Name : GetActiveNetif
* Description : 获取当前活动的网卡
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*********************************************************************************************************
*/
struct netif *GetActiveNetif(struct ip_addr *src_ip)
{
struct netif *curNetif = NULL;
if (ip_addr_cmp(src_ip, &netif1.ip_addr)) {
curNetif = &netif1;
} else if (ip_addr_cmp(src_ip, &netif2.ip_addr)) {
curNetif = &netif2;
}
return curNetif;
}通过解析数据包中的 源IP 字段，和当前 2 张网卡中的 源IP 字段进行比较，从而找到数据包是发送给哪一张网卡的。
void
etharp_arp_input(struct netif *netif, struct eth_addr *ethaddr, struct pbuf *p)
{
/* this interface is not configured? */
if (netif->ip_addr.addr == 0) {
for_us = 0;
} else {
/* ARP packet directed to us? */
struct netif *GetActiveNetif(struct ip_addr *src_ip);
struct netif *activeNetif = GetActiveNetif(&dipaddr);
if (activeNetif != NULL) {
for_us = 1;
netif = activeNetif;
}
}
/* ARP message directed to us? */
if (for_us) {
/* add IP address in ARP cache; assume requester wants to talk to us.
* can result in directly sending the queued packets for this host. */
update_arp_entry(netif, &sipaddr, &(hdr->shwaddr), ETHARP_TRY_HARD);
/* ARP message not directed to us? */
} else {
/* update the source IP address in the cache, if present */
update_arp_entry(netif, &sipaddr, &(hdr->shwaddr), 0);
}
}通过上述修改，上位机的数据包就可以收到了。
/**
* In this function, the hardware should be initialized.
* Called from ethernetif_init().
*
* @param netif the already initialized lwip network interface structure
* for this ethernetif
*/
static void
low_level_init(struct netif *netif)
{
/* device capabilities */
/* don't set NETIF_FLAG_ETHARP if this device is not an ethernet one */
netif->flags = NETIF_FLAG_BROADCAST | NETIF_FLAG_LINK_UP;
}根据上面提示，如果有多个网络，需要去掉 NETIF_FLAG_ETHARP 字段。
OK ，经过上述修改，两个 IP地址 都可以收到数据包。
总结
IP地址 需要配置为不同网段
参考 IP 路由规则：
/**
* Finds the appropriate network interface for a given IP address. It
* searches the list of network interfaces linearly. A match is found
* if the masked IP address of the network interface equals the masked
* IP address given to the function.
*
* @param dest the destination IP address for which to find the route
* @return the netif on which to send to reach dest
*/
struct netif *
ip_route(struct ip_addr *dest)
{
struct netif *netif;
/* iterate through netifs */
for(netif = netif_list; netif != NULL; netif = netif->next) {
/* network mask matches? */
if (netif_is_up(netif)) {
if (ip_addr_netcmp(dest, &(netif->ip_addr), &(netif->netmask))) {
/* return netif on which to forward IP packet */
return netif;
}
}
}
if ((netif_default == NULL) || (!netif_is_up(netif_default))) {
LWIP_DEBUGF(IP_DEBUG | 2, ("ip_route: No route to 0x%"X32_F"\n", dest->addr));
IP_STATS_INC(ip.rterr);
snmp_inc_ipoutnoroutes();
return NULL;
}
/* no matching netif found, use default netif */
return netif_default;
}如果两张网卡的 IP地址 在同一个网段，那么在遍历网卡时，会优先找到最后添加的网卡，也就是说，不管你往哪个网卡发送数据包，在设备回复数据时，都会从第二张网卡回复数据。
比如说：向 IP (192, 168, 0, 234) 发送数据包，收到数据回复时，源 IP地址 会变成 IP(192, 168, 1, 234) 。
如果想要两张网卡独立工作，都可以正常收发数据，需要将两张网卡的 IP地址 设置为不同的网段，同时电脑端需要和设备端设置在同一个网段！
比如：
主机1：
IP: 192.168.0.88
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.0.1 设备1：
IP: 192.168.0.249
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.0.1 这样，主机1 和 设备1 可以正常通讯。
主机2：
IP: 192.168.1.88
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.1.1 设备2：
IP: 192.168.1.249
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.1.1 这样，主机2 和 设备2 可以正常通讯。
如果交叉会怎么样呢？你会发现抓包工具会显示目标不可达，因为他们不再同一个子网内！
如果设备1和设备2在同一个子网内会怎么样呢？
主机：
IP: 192.168.0.88
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.0.1 设备1：
IP: 192.168.0.249
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.0.1 设备2：
IP: 192.168.0.248
MASK: 255.255.255.0
GATEWAY:192.168.0.1 现象：
主机 –> 设备1：设备2 –> 主机
主机 –> 设备2：设备2 –>主机
因此，我们得出结论：
- 只有在同一个子网内的主机和设备才可以正常收发数据
- 如果两台设备在同一个子网内，主机只能和最后添加的网卡绑定的
IP地址正常通讯。和最开始添加的网卡通讯时，由于ip_rout的关系，将使用最后绑定网卡的IP地址回复！