Coding Stack TCP/IP, 1: Ethernet dan ARP (2016)

• Implementasi stack TCP/IP

  • Mengimplementasikan stack TCP/IP sendiri mungkin terlihat seperti pekerjaan yang kompleks.
  • Spesifikasi inti TCP terdiri dari parsing header TCP, mesin status, kontrol kemacetan, dan perhitungan waktu habis retransmisi.
  • Dalam seri blog ini, akan diimplementasikan stack TCP/IP minimal di ruang pengguna pada Linux.
  • Tujuan tulisan dan perangkat lunak ini adalah untuk pembelajaran yang bersifat edukatif agar dapat mempelajari pemrograman jaringan dan sistem secara lebih mendalam.

• Perangkat TUN/TAP

  • Untuk mencegat lalu lintas jaringan tingkat rendah di kernel Linux, digunakan perangkat TAP.
  • Perangkat TUN/TAP mudah dikonfigurasi dari program ruang pengguna dan digunakan oleh berbagai program seperti OpenVPN.
  • Dengan menggunakan perangkat TAP, data dapat dibaca dan ditulis ke buffer Ethernet.

• Format frame Ethernet

  • Ethernet adalah dasar dari berbagai teknologi jaringan yang menghubungkan komputer di LAN.
  • Standar Ethernet telah berkembang pesat sejak pertama kali diumumkan pada tahun 1980.
  • Header frame Ethernet dapat dideklarasikan sebagai struktur C dan mencakup field DMAC, SMAC, Ethertype, dan payload.

• Parsing frame Ethernet

  • Atribut packed digunakan agar kompiler GNU C tidak mengoptimalkan tata letak memori struktur.
  • Skenario keseluruhan untuk mem-parsing dan memproses frame Ethernet cukup sederhana.

• Address Resolution Protocol (ARP)

  • ARP digunakan untuk memetakan alamat Ethernet 48-bit ke alamat protokol secara dinamis.
  • Format paket ARP relatif sederhana dan mencakup tipe perangkat keras, tipe protokol, ukuran perangkat keras, ukuran protokol, opcode, dan field data.

• Algoritme resolusi alamat

  • Untuk menyimpan hasil ARP, digunakan translation table agar terhindar dari permintaan ARP yang duplikat.
  • Uji utama implementasi ARP adalah memastikan apakah ia merespons permintaan ARP dengan benar.

• Kesimpulan

  • Implementasi minimal pemrosesan frame Ethernet dan ARP relatif mudah dan dapat dilakukan hanya dengan beberapa baris kode.
  • Kode sumber proyek dapat dilihat di GitHub.
  • Pada tulisan berikutnya, implementasi akan dilanjutkan dengan parsing paket IPv4 serta ICMP echo dan responsnya (ping).