[THUSC 2019工程] C. 数据链路层协议数据处理
续 上题题解。
这一次用到 T1 提供的 IP 和 MAC 地址了！快快用 map 存下来方便查找：
template<typename T,size_t n> const auto array_hash=[](std::array<T,n> const& f){
return std::_Hash_impl::hash(f.data(),f.size());
};
std::unordered_map<std::array<uint8_t,4>,std::array<uint8_t,6>,
decltype(array_hash<uint8_t,4>)> const eths({
{{10,2,1,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,1}},
{{10,2,2,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,2}},
{{10,2,3,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,3}},
{{10,2,4,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,4}},
{{10,2,5,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,5}},
{{10,2,6,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,6}},
{{10,2,7,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,7}},
{{10,2,8,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,8}},
{{10,2,9,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,9}},
{{10,2,10,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,10}},
{{10,2,11,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,11}},
{{10,2,12,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,12}},
{{10,2,13,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,13}},
{{10,2,14,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,14}},
{{10,2,15,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,15}},
{{10,2,16,1},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,16}},
#ifndef ONLINE_JUDGE
{{10,2,12,82},{0x98,0x01,0x29,0x00,0x00,114}},
#endif
},16,array_hash<uint8_t,4>);
里面的 ifdef 是干什么的？“由于提供样例会大幅降低本题难度，故不提供样例”，我们需要自己生成样例调试。
好消息是，使用 Wireshark 调试上一题时我们发现有一个目标 IP 为 10.2.12.82 的 ARP 请求，我们可以直接使用上一题的样例。因此，添加一个 ifdef，里面包含了本样例的 IP 与一个虚构的 MAC 地址方便调试，提交时自动删除。
题目需要我们自己构造包了，我们添加一些构造函数和转换为二进制的成员函数：
struct Throwable{};
struct PackageCheckError:Throwable{};
struct UnknownTargetError:Throwable{};
pcap_hdr::pcap_hdr(void):magic_number(0xA1B2C3D4),version_major(2),
version_minor(4),thiszone(0),sigfigs(0),snaplen(262144),
network(1){}
pcaprec_hdr::pcaprec_hdr(size_t len):ts_sec(),ts_usec(),incl_len(len),orig_len(len){}
pcaprec(std::vector<uint8_t> const& d):
header(d.size()),data(d){}
pcap::pcap(void):header(),data(){}
pcap::pcap(pcap_hdr const& p):header(p),data(){}
ethernet_frame::ethernet_frame(std::array<uint8_t,6> const& _desMAC,std::array<uint8_t,6> const& _srcMAC,EtherType _t,std::vector<uint8_t> const& _d):
destinationMAC(_desMAC),sourceMAC(_srcMAC),etherType(_t),data(_d),fcs(){ // getbuffer 中直接取了 fcs 的值，直接调用初始化访问未分配内存产生 UB
fcs=get_fcs(tobuffer());
}
std::vector<uint8_t> ethernet_frame::tobuffer(void){
std::vector<uint8_t> res{
destinationMAC[0],destinationMAC[1],destinationMAC[2],destinationMAC[3],destinationMAC[4],destinationMAC[5],
sourceMAC[0],sourceMAC[1],sourceMAC[2],sourceMAC[3],sourceMAC[4],sourceMAC[5],
uint8_t(uint16_t(etherType)>>8),uint8_t(uint16_t(etherType)>>0)
};
res.insert(res.end(),data.begin(),data.end());
while (res.size()<64-4) res.push_back(0); // 长度至少为 64
res.insert(res.end(),{uint8_t(fcs>>24),uint8_t(fcs>>16),uint8_t(fcs>>8),uint8_t(fcs>>0)});
return res;
}
另外，构造以太网帧需要计算 FCS，因此我们将该过程从 check 函数中提出来：
static uint64_t ethernet_frame::query_fcs_byte(uint8_t x){
static std::array<uint64_t,256> mem={};
static constexpr int64_t G=0b100000100110000010001110110110111;
if (mem[x]) return mem[x];
if (x==0) return 0;
uint8_t y=x;
for (uint8_t i=7;i<8;--i) if ((x>>i)&1)
x^=uint8_t(G<<i>>32),
mem[y]^=G<<i;
return mem[y];
}
static uint32_t ethernet_frame::get_fcs(std::vector<uint8_t> f){
std::fill_n(f.end()-4,4,0);
for (uint8_t& i:f) i=bitreverse(i);
f[0]=~f[0],f[1]=~f[1],f[2]=~f[2],f[3]=~f[3];
for (size_t i=4;i<f.size();++i){
int64_t x=query_fcs_byte(f[i-4]);
f[i-4]^=uint8_t(x>>(40-8)),
f[i-3]^=uint8_t(x>>(40-16)),
f[i-2]^=uint8_t(x>>(40-24)),
f[i-1]^=uint8_t(x>>(40-32)),
f[i-0]^=uint8_t(x>>(40-40));
}
uint32_t res=~(
(bitreverse((uint32_t)f.rbegin()[3])<<24u)+
(bitreverse((uint32_t)f.rbegin()[2])<<16u)+
(bitreverse((uint32_t)f.rbegin()[1])<<8u)+
(bitreverse((uint32_t)f.rbegin()[0])<<0u)
);
return res;
}
bool ethernet_frame::check(void){return fcs==get_fcs(tobuffer());}
ARP 的结构体和 main 函数相当好写，远小于上一题难度了。比葫芦画瓢就好，真没啥可说的。注意一下构造 Response 时到底应该填什么 IP 或 MAC 就可以。
struct arp{
uint16_t hardware_type; // 总是 1
uint16_t protocol_type; // 总是 0x0800
uint8_t hlen; // 总是 0x6
uint8_t plen; // 总是 0x4
enum class OPCode:uint16_t{request=1,response=2} opcode;
std::array<uint8_t,6> sha;
std::array<uint8_t,4> spa;
std::array<uint8_t,6> tha;
std::array<uint8_t,4> tpa;
struct OPCodeNotRequest:UnknownTargetError{};
struct IPNotFound:UnknownTargetError{};
arp(OPCode _type,std::array<uint8_t,6> const& _sha,std::array<uint8_t,4> const& _spa,std::array<uint8_t,6> const& _tha,std::array<uint8_t,4> const& _tpa):
hardware_type(1),protocol_type(0x0800),hlen(6),plen(4),
opcode(_type),sha(_sha),spa(_spa),tha(_tha),tpa(_tpa){}
arp(ethernet_frame const& f):arp(f.data.begin()){}
arp(std::vector<uint8_t>::const_iterator beg):
hardware_type((beg[0]<<8)+(beg[1]<<0)),
protocol_type((beg[2]<<8)+(beg[3]<<0)),
hlen(beg[4]),plen(beg[5]),
opcode(OPCode((beg[6]<<8)+(beg[7]<<0))),
sha{beg[8],beg[9],beg[10],beg[11],beg[12],beg[13]},
spa{beg[14],beg[15],beg[16],beg[17]},
tha{beg[18],beg[19],beg[20],beg[21],beg[22],beg[23]},
tpa{beg[24],beg[25],beg[26],beg[27]}{
assert(hardware_type==1&&protocol_type==0x0800&&hlen==6&&plen==4);
}
std::vector<uint8_t> tobuffer(void){
return {
uint8_t(hardware_type>>8),uint8_t(hardware_type>>0),
uint8_t(protocol_type>>8),uint8_t(protocol_type>>0),
hlen,plen,uint8_t((uint16_t)opcode>>8),uint8_t((uint16_t)opcode>>0),
sha[0],sha[1],sha[2],sha[3],
sha[4],sha[5],spa[0],spa[1],
spa[2],spa[3],tha[0],tha[1],
tha[2],tha[3],tha[4],tha[5],
tpa[0],tpa[1],tpa[2],tpa[3]
};
}
arp get_response(void){
if (opcode!=OPCode::request) throw OPCodeNotRequest();
auto it=eths.find(tpa);
if (it==eths.end()) throw IPNotFound();
return arp(OPCode::response,it->second,it->first,sha,spa);
};
};
int main(void){
std::ios::sync_with_stdio(false),std::cin.tie(nullptr),std::cout.tie(nullptr);
std::vector<uint8_t> buf((std::istreambuf_iterator<char>(fin)),std::istreambuf_iterator<char>());
pcap f(buf.begin(),buf.end()),g;
for (auto const& i:f.data)
try{
ethernet_frame e(i);
if (e.etherType!=ethernet_frame::EtherType::arp) continue;
arp s(e);
arp t(s.get_response());
ethernet_frame f(
t.tha,t.sha,ethernet_frame::EtherType::arp,
t.tobuffer()
);
g.data.emplace_back(f.tobuffer());
}catch (Throwable const&){} // 忽略校验错误、发送者
fout<<g;
}
代码 共 331 行。吸氧和不吸氧差别还挺大的。 别贺了没啥意思……
浙公网安备 33010602011771号