wolfIP och passt — lätta TCP/IP-stackar som arbetar utan dynamisk minnesallokering

Utvecklarna av kryptografibiblioteket wolfSSL utvecklar TCP/IP-stacken wolfIP, optimerad för användning på inbyggda enheter med begränsade resurser, samt för system som arbetar i realtid och lösningar som kräver ökad tillförlitlighet (Safety-Critical). För förutsägbart resursutnyttjande används ingen dynamisk minnesallokering i wolfIP - alla buffertar och socket-tabeller har fast storlek och konfigureras vid kompilering. Projektets kod är skriven i C och distribueras under GPLv3-licens.

Projektet kan användas som en TCP/IP-stack som körs i användarutrymme, som ersätter nätverksstacken i Linux, FreeBSD och macOS, samt är lämpad för inbyggda system baserade på FreeRTOS, SafeRTOS, Zephyr, Azure RTOS ThreadX, NuttX, RTEMS, VxWorks och QNX. Dessutom kan självständiga nätverksapplikationer byggas ovanpå hårdvaran (bare-metal) med wolfIP. I kombination med biblioteket wolfSSL stöds TLS 1.3, vilket möjliggör skapandet av kompakta inbyggda system som stöder HTTPS.

Huvudfunktioner i wolfIP:

• Användning av förhandsallokerade buffertar i statiskt minne för bearbetning av nätverkspaket. Anrop av malloc och free används inte.
• Möjlighet att använda istället för standard systemnätverksstackar på POSIX-system.
• Stöd för BSD-sockets i icke-blockerande och blockerande läge.
• Kompakt storlek (4200 rader kod, 4 gånger mindre än TCP/IP-stacken lwIP).
• Stöd för nätverksgränssnitt STM32 Ethernet.
• Möjlighet att använda TAP-nätverksgränssnittet för testning utan hårdvara.
• Utvecklat med hänsyn till system med högre säkerhetskrav: deterministisk och reproducerbar konfiguration; en distributionsmodell som säkerställer säkerhet (Secure-by-default); isolering mellan komponenter. Stöd för säker versionuppdatering; långsiktig support.
• Beaktande av kraven för högpålitliga system: ingen dynamisk resursallokering; fasta minnespooler; kontrollerad användning av resurser; förutsägbart beteende; förenklad arkitektur; stöd för generering av artefakter för verifiering.
• Genomförande av IPv4, UDP, TCP, IPSEC, ARP, ICMP, DHCP-klient, DNS-klient och HTTP/HTTPS-server. Stöd för implementering av TCP RFC 7323 (TCP-tidsstämpel, RTT-mätning, PAWS, fönster-skala), MSS (Maximal segmentstorlek), RTO (Återöverföringstid) och SACK (Selektiv bekräftelse). Flera algoritmer för överbelastningskontroll.

Bland begränsningarna för wolfIP är det värt att notera att wolfIP endast kan användas som en slutpunkt som kan ta emot och etablera anslutningar, men som inte stödjer trafikrutning mellan nätverksgränssnitt.

Det bör också nämnas att en anställd på Red Hat aktivt utvecklar en liknande TCP/IP-stack, passt, som fungerar i användarrummet och inte använder dynamisk minnesallokering. Projektet passt utvecklas för att organisera kommunikationskanalen mellan värdmiljön och gästsystemen i QEMU som en säkrare ersättning för libslirp. Koden för passt är skriven i C och består av cirka 5000 rader, och distribueras under licensen GPLv2+.

Bland funktionerna hos passt kan man nämna: stöd för IPv6 förutom IPv4, optimeringar baserade på AVX2-instruktioner, skydd mot synflood, inbyggt stöd för QEMU, libvirt och Podman, paket för alla populära distributioner, ARP-proxyservice, minimalistiska servrar DHCPD, DHCPv6 och NDP, seccomp-profil för att blockera alla oanvända systemanrop, stöd för NAT, möjlighet att fungera som en transparent ersättning för slirp4netns.

Källa: opennet.ru