缘起

因为在浙大，物理网卡的地址被分配为222.205.XX.XX，但是子网掩码是255.255.255.0，这样的话虽然大家都在一个局域网里面，但是却不一定在同一个子网。
局域网联机游戏为了发现局域网中的主机，会发送广播包，有些局域网联机游戏，会发送到255.255.255.255这个广播地址（典型代表War3），但是这个广播地址
是只能广播到子网的，路由器默认不转发，这样就造成了我们同在校园网却无法联机的问题。

虚拟局域网

想了想解决方案，可能使用虚拟网卡做一个虚拟局域网是一个解决方案，于是我安装了OpenVPN，然后使用其tap0901网卡驱动，可以读取注册表
获取tap0901设备的实例UUID以及显示在网络和共享中心的那个网络名称：HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Class\{4D36E972-E325-11CE-BFC1-08002BE10318}
这个里面有很多项，代表了多个网卡接口，其中会有一个是tuntap设备，通过类似这样的地址HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Class\{4d36e972-e325-11ce-bfc1-08002be10318}\0002下的ComponentId为tap0901来确定tap网卡，然后读取该项下面的netCfgInstanceId，就是tap网卡的UUID，得到这个UUID之后，
可以使用CreateFile函数来打开一个tuntap设备：

HANDLE f = CreateFile(L"\\\\.\\Global\\{...}", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM | FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL);

打开这个设备后，就可以对其发送指令了，参照tuntap的驱动源代码tap-windows6，可以获得一些宏，以及一些指令的参数信息，然后使用
DeviceIoControl发送到设备：

DeviceIoControl(f, TAP_IOCTL_SET_MEDIA_STATUS, config, 4, config, 4, &returnLen, NULL);

启动tuntap设备之前，要考虑到单机游戏发送广播包，所以应该修改路由表，让255.255.255.255路由经过我们的tuntap设备，以及作为虚拟局域网，每个tuntap设备应该有一个虚拟ip，这里
假设为192.168.1.10。设置IP的windowsAPI在win7之后的系统就没有了，所以我也只能使用调用netsh命令行的方式来设置ip，然后使用GetIpForwardTable2来得到路由表信息，使用
DeleteIpTableEntry2来删除其他路由表，以及通过NotifyRouteChange获得路由表改变的通知，收到后去再次修改路由表，另外在退出时恢复之前的路由表。做好这一步之后，
我们要做的就是转发了。

读取设备上的帧，使用异步读取文件的ReadFile即可：

if (ReadFile(hFile, buff, 1500, &read, &ol) != FALSE) {if (!readHandler(std::string((char*)buff, read))) break;
}
else if ((errNo = GetLastError()) == ERROR_IO_PENDING) {switch (WaitForMultipleObjects(2, handles, false, INFINITE)) {case WAIT_OBJECT_0:if (!readHandler(std::string((char*)buff, ol.InternalHigh))) break;break;case WAIT_OBJECT_0 + 1:return;}
}
else {if (errorHandler != nullptr)errorHandler(errNo);break;
}

这段代码因为处于子线程中，所以还有等待线程退出信号的部分，用了WaitForMultiObjects。我使用的是tap模式，是二层设备，收到的是以太网帧，所以要有以太网帧的解析：

bool EthernetIIPacket::Parse(const char* raw, int length) {if (length < 14) return false;memcpy(this->srcMac, raw + 6, 6);memcpy(this->dstMac, raw, 6);this->protocol = Protocol(ntohs(*(unsigned short*)(&raw[12])));this->userDataLen = length < 1514 ? length - 14 : 1500;memcpy(this->userData, raw + 14, this->userDataLen);return true;
}

然后解析出上层协议类型，如果是IPv4，那么就要对IPv4进行解析：

bool IPv4Packet::Parse(const char* raw, int length) {if (length < 20) return false;this->protocol = Protocol((BYTE)(raw[9]));memcpy(this->srcIp, raw + 12, 4);memcpy(this->dstIp, raw + 16, 4);this->userDataLen = length < 1500 ? length - 20 : 1480;memcpy(this->userData, raw + 20, this->userDataLen);return true;
}

这里只需要解析出我们感兴趣的部分，然后判断，如果是广播地址，那么对所有加入虚拟局域网的设备，使用能够通讯的网卡（这里是校园网VPN）进行通讯，
我需要找到校园网的网卡，使用GetIpForwardTable2找到跃点数最低的默认路由，一定是现在活跃的网络连接，然后再用GetIpAddrTable获得其IP地址，
用来绑定socket到指定网卡。之后就是转发读取到的包了，我这里使用UDP直接将IP包传出去。

之后，为了能够收到其他端从UDP传入的数据，我们需要侦听校园网的IP地址，然后收到包之后将UDP的内容（原始的IP报文）封装到以太网帧中，发送回设备，
但是以太网帧需要知道自己和发送方的MAC地址，这就得使用GetIfTable2来获取网络接口信息了，将tuntap的nac地址填充进去，然后使用WriteFile发送
回设备。

但是这时，我发现主机虽然给后来加入的计算机发送了地图信息，但是之后就没有任何通信了，于是检查了下发包。发现有大量寻找192.168.1.8和192.168.1.1
的ARP包（因为测试使用的两台计算机的虚拟IP分别为192.168.1.10,192.168.1.8。原来socket在发送前，会先检索目的IP地址对应的mac是不是在自己mac
表里面，如果不在，那么就通过ARP协议去询问，如果还询问不到，那就去询问网关的，如果搞不定，那么只能无动于衷，也就是不发包了。所以，我又额外实现了一套
ARP协议：

bool IPv4ARPPacket::Parse(const char* data, int length) {if (length < 28) return false;this->opCode = data[7];memcpy(this->senderMac, data + 8, 6);memcpy(this->senderIpAddress, data + 14, 4);memcpy(this->targetMac, data + 18, 6);memcpy(this->targetIpAddress, data + 24, 4);return true;
}