当前位置：首页 > article >正文

lwip网络协议基础介绍

article 2025/8/26 9:32:48

lwip网络协议基础介绍

lwip网络接口
- lwip的网络接口结构
- lwip的网络接口相关函数
lwip网络数据包
- lwip网络数据包结构
- lwip网络数据包函数

lwip网络接口

lwip协议栈支持多种不同的网络接口，比如WiFi、以太网、4G等等，由于网卡是直接和硬件平台打交道，硬件不同则处理也是不同的，所以由用户提供最底层的接口函数，lwip提供统一的接口，但是底层的实现需要用户自己去完成，比如以太网的MAC接口，WiFi的RF接口等。

lwip的网络接口结构

lwip中的每一个网卡都由一个netif结构体表示，netif声明多个成员变量，这些变量是对网卡进行抽象，可以有多个网卡，多个网卡的存储为单向链表形式。用户需要实现网络的底层接口，例如数据input以及output等。

/** 以下是netif结构体的部分说明*  成员变量需要根据网卡特性，针对赋值 */
struct netif {
#if !LWIP_SINGLE_NETIF/** 指向下一个网卡的指针 */struct netif *next;
#endif#if LWIP_IPV4/** IPv4的地址设置 */ip_addr_t ip_addr;ip_addr_t netmask;ip_addr_t gw;
#endif /* LWIP_IPV4 */#if LWIP_IPV6/** IPv6的地址设置 */ip_addr_t ip6_addr[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];u8_t ip6_addr_state[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];
#if LWIP_IPV6_ADDRESS_LIFETIMESu32_t ip6_addr_valid_life[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];u32_t ip6_addr_pref_life[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];
#endif /* LWIP_IPV6_ADDRESS_LIFETIMES */
#endif /* LWIP_IPV6 *//** 网络数据的输入函数，由网络设备驱动调用并上传到TCP/IP堆栈 */netif_input_fn input;
#if LWIP_IPV4/** 网络数据待发送函数，由TCP/IP调用，包含检测目标IP地址的MAC地址等操作*/netif_output_fn output;
#endif /* LWIP_IPV4 *//** 网络数据的输出函数*/netif_linkoutput_fn linkoutput;
#if LWIP_IPV6/** 针对IPv6地址的网络数据待发送函数*/netif_output_ip6_fn output_ip6;
#endif /* LWIP_IPV6 */#if LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK/** 网络状态回调函数 */netif_status_callback_fn status_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK */#if LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK/** 网卡链接状态回调函数 */netif_status_callback_fn link_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK */#if LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK/** 网卡移除回调函数 */netif_status_callback_fn remove_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK *//** 网卡状态 */void *state;#if LWIP_NETIF_HOSTNAME/* 网卡主机名称，不能为NULL */const char*  hostname;
#endif /* LWIP_NETIF_HOSTNAME */#endif /* LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIF*//** 最大传输单元，最大为1500*/u16_t mtu;#if LWIP_IPV6 && LWIP_ND6_ALLOW_RA_UPDATES/** IPv6最大传输单元，最大为1500 */u16_t mtu6;
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_ND6_ALLOW_RA_UPDATES *//** 网卡的MAC地址 */u8_t hwaddr[NETIF_MAX_HWADDR_LEN];/** 网卡的MAC地址长度 */u8_t hwaddr_len;/**网卡标志符 */u8_t flags;/** 网卡名称 */char name[2];........
};

lwip的网络接口相关函数

函数	功能
netif_init(void)	虚拟网卡初始化 ,调用netif_add添加默认网卡
netif_add()	添加一个虚拟网卡，配置netif结构体成员变量，将网卡加入到网卡链表
netif_remove()	移除一个虚拟网卡，将网卡从网卡链表中删除
netif_set_default()	设置默认虚拟网卡

具体函数源码可以参考lwip中的netif.c
源码下载可以点击文章底部链接

lwip网络数据包

TCP/IP协议栈的实现本质上就是对网络数据包进行封装，解析。在lwip中，使用pbuf结构进行数据包的管理。

lwip网络数据包结构

lwip网络数据包是由一个个pbuf组成的单向链表。pbuf在TCP/IP各层之间传递数据，每经过一层，都会增加响应的头部，因此在申请pbuf时会把头部的空间也一起申请。但是初始化时指针是指向payload的，在调用pbuf_header()添加头部信息时，指针会向上偏移。图中offset即是预留的头部空间 在这里插入图片描述

struct pbuf {/** 指向下一个pbuf */struct pbuf *next;/** 数据buffer */void *payload;/** 所有pubuf总长度*/u16_t tot_len;/** 当前pbuf的长度 */u16_t len;/** pbuf类型，4个*/u8_t type_internal;/** 引用计数 */LWIP_PBUF_REF_T ref;...
};