lwip之IP（一）

1、分类编址及子网掩码划分IPV4

（1）分类编址

（2）子网掩码

子网掩码确定网络号和主机号，左边全为1表示为网络号，右边为0部分为主机号。同一网段内ip地址号由IP地址和子网掩码与运算获得。

2、IP报文格式

PACK_STRUCT_BEGIN
struct ip_hdr {
  PACK_STRUCT_FIELD(u8_t _v_hl);
  PACK_STRUCT_FIELD(u8_t _tos);
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _len);
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _id);
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _offset);

#define IP_RF 0x8000U        /* reserved fragment flag */
#define IP_DF 0x4000U        /* dont fragment flag */
#define IP_MF 0x2000U        /* more fragments flag */
#define IP_OFFMASK 0x1fffU   /* mask for fragmenting bits */

  PACK_STRUCT_FIELD(u8_t _ttl);
  PACK_STRUCT_FIELD(u8_t _proto); //上层协议类型
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _chksum);
  PACK_STRUCT_FIELD(ip_addr_p_t src);
  PACK_STRUCT_FIELD(ip_addr_p_t dest); 
} PACK_STRUCT_STRUCT;
PACK_STRUCT_END

//上层协议类型_proto宏定义
#define IP_PROTO_ICMP    1
#define IP_PROTO_IGMP    2
#define IP_PROTO_UDP     17
#define IP_PROTO_UDPLITE 136
#define IP_PROTO_TCP     6

3、广播、多播、单播

广播判断：IP地址全为1或0（global broadcast）；主机号全为1（subnet broadcast）

u8_t ip4_addr_isbroadcast(u32_t addr, const struct netif *netif)
{
  ip_addr_t ipaddr;
  ip4_addr_set_u32(&ipaddr, addr);

  if ((~addr == IPADDR_ANY) ||
      (addr == IPADDR_ANY)) {
    return 1;
  } else if ((netif->flags & NETIF_FLAG_BROADCAST) == 0) {
    return 0;
  } else if (addr == ip4_addr_get_u32(&netif->ip_addr)) {
    return 0;

  } else if (ip_addr_netcmp(&ipaddr, &(netif->ip_addr), &(netif->netmask))
          && ((addr & ~ip4_addr_get_u32(&netif->netmask)) ==
           (IPADDR_BROADCAST & ~ip4_addr_get_u32(&netif->netmask)))) {
    return 1;
  } else {
    return 0;
  }
}

多播判断：根据D类IP地址特点

#define ip_addr_ismulticast(addr1) (((addr1)->addr & PP_HTONL(0xf0000000UL)) ==             PP_HTONL(0xe0000000UL))

4、IP报文首部16位校验和的设置

ip报文的首部校验和主要采用16位二进制反码求和运算。发送IP报文时，首先设置校验和字段_chksum为0，然后对报文首部每16位进行二进制反码求和。接收到IP报文时，直接对首部进行16位二进制求和运算，若为1，表示传送数据无差错。

lwip使用 LWIP_CHKSUM_ALGORITHM 决定使用哪种校验算法。

#define LWIP_CHKSUM lwip_standard_chksum
#define LWIP_CHKSUM_ALGORITHM 1

u16_t inet_chksum(void *dataptr, u16_t len)
{
  return ~LWIP_CHKSUM(dataptr, len);
}

static u16_t lwip_standard_chksum(void *dataptr, u16_t len)
{
  u32_t acc;
  u16_t src;
  u8_t *octetptr;

  acc = 0;
  /* dataptr may be at odd or even addresses */
  octetptr = (u8_t*)dataptr;
  while (len > 1) {
    /* declare first octet as most significant
       thus assume network order, ignoring host order */
    src = (*octetptr) << 8;
    octetptr++;
    /* declare second octet as least significant */
    src |= (*octetptr);
    octetptr++;
    acc += src;
    len -= 2;
  }
  if (len > 0) {
    /* accumulate remaining octet */
    src = (*octetptr) << 8;
    acc += src;
  }
  /* add deferred carry bits */
  acc = (acc >> 16) + (acc & 0x0000ffffUL);
  if ((acc & 0xffff0000UL) != 0) {
    acc = (acc >> 16) + (acc & 0x0000ffffUL);
  }
  /* This maybe a little confusing: reorder sum using htons()
     instead of ntohs() since it has a little less call overhead.
     The caller must invert bits for Internet sum ! */
  return htons((u16_t)acc);
}