1. libpnet

libpnet 使用 Rust 提供跨平台的低级网络 API。它包含四个关键组件：

• packet 模块，支持数据包的安全构造和操作；

• pnet_macros 库，为 packet 模块提供基础设施；

• transport 模块，支持传输层协议的实现；

• datalink 模块，支持直接发送和接收数据链路层数据包。

2. 为什么使用 libpnet？

使用低级网络编程的原因有很多，使用 Rust 进行低级网络编程的原因更多。这里列出一些。

2.1. 开发传输层协议

着手开发新传输层协议通常有两种方式：

• 用脚本语言，比如 Python，编写；

• 用 C 编写。

前者非常适合尝试新想法和快速原型设计，但不太适合实际应用。虽然通常可以从这些实现中获得合理的性能，但通常比 C 实现慢得多，不适合任何“繁重的工作”。

另一个选择是用 C 编写 - 这将带来很好的性能，但随之而来的是许多其它问题：

• 缺乏内存安全性 - 这是基于 C 的网络栈中安全漏洞和其它错误的重要原因。很容易忘记进行边界检查或在释放后使用指针。

• 缺乏线程安全性 - 必须确保使用正确的锁，以及正确使用。

• 缺乏高层次抽象 - 脚本语言（比如 Python）的部分吸引力是更高层次的抽象能力，这使得 API 更简单，编程更容易。

使用 libpnet 和 Rust，可以兼具两者的优点。具备高级抽象、内存和线程安全性，以及 C 的性能。

2.2. 网络工具

许多网络工具（比如 ping 和 traceroute）依赖于能够操作网络层和传输层头部，但标准网络栈（比如 std::io::net 提供的）不支持。

2.3. 数据链路层

直接在数据链路层操作数据包有诸多好处，查看数据包在网络上传输时的原始形式。这样做有很多用途，包括网络诊断、数据包捕获和流量整形。

3. 文档

最新构建的文档在 https://docs.rs/pnet/。

4. 使用

为使用 libpnet，向 Cargo.toml 添加如下内容：

[dependencies.pnet]
version = "0.34.0"

libpnet 应该与最新稳定版本的 Rust 兼容。

在运行测试套件时，一些网络测试可能失败 - 解决该问题的最简单方法是以 root 或管理员用户的身份运行 cargo test。通常可以避免这种情况，但是需要引入更多的操作。

4.1. Windows

在 Windows 上构建有三个要求：

• 必须使用使用 MSVC 工具链的 Rust 版本。

• 必须安装 WinPcap 或 npcap（测试使用的版本为 WinPcap 4.1.3）（如果使用 npcap，确保使用"在 WinPcap API 兼容模式中，安装 Npcap"安装）

• 必须将来自 WinPcap Developers pack 的 Packet.lib 放在该仓库的根下名为 lib 的目录中。另外，还可以使用 %LIB% 或 $Env:LIB 环境变量中列出的任何位置。对于 64 位工具链，该文件位于 WpdPack/Lib/x64/Packet.lib；对于 32 位工具链，位于 WpdPack/Lib/Packet.lib。

5. 官方示例

https://github.com/libpnet/libpnet/tree/main/examples

6. 示例：发送 Reset 报文

x
use pnet::packet::ip::IpNextHeaderProtocols;
use pnet::packet::ipv4::{checksum, Ipv4Flags, Ipv4Packet, MutableIpv4Packet};
use pnet::packet::tcp::{ipv4_checksum, MutableTcpPacket, TcpFlags};
use pnet::transport::transport_channel;
use pnet::transport::TransportChannelType::Layer3;
use std::io;
use std::net::{IpAddr, Ipv4Addr, SocketAddrV4};

pub fn send_reset(
    source: SocketAddrV4,
    destination: SocketAddrV4,
    sequence_number: u32,
    acknowledgement_number: u32,
) -> io::Result<usize> {
    let protocol = Layer3(IpNextHeaderProtocols::Tcp);
    let (mut tx, mut _rx) = match transport_channel(4096, protocol) {
        Ok((tx, rx)) => (tx, rx),
        Err(e) => {
            return Err(e);
        }
    };

    // IP Header 中不包含选项
    const IPV4_HEADER_LEN: usize = 20;
    // TCP Header 中不包含选项，比如 TSVal 等
    const TCP_HEADER_LEN: usize = 20;
    const TOTAL_LENGTH: u16 = (IPV4_HEADER_LEN + TCP_HEADER_LEN) as _;

    let mut packet = [0u8; IPV4_HEADER_LEN + TCP_HEADER_LEN];
    {
        let mut ip_header = MutableIpv4Packet::new(&mut packet[..]).unwrap();
        ip_header.set_version(4);
        ip_header.set_header_length(5);
        ip_header.set_total_length(TOTAL_LENGTH);
        ip_header.set_identification(257u16.to_be());
        ip_header.set_flags(Ipv4Flags::DontFragment);
        ip_header.set_fragment_offset(0);
        ip_header.set_ttl(64);
        ip_header.set_next_level_protocol(IpNextHeaderProtocols::Tcp);
        ip_header.set_source(source.ip().to_owned());
        ip_header.set_destination(destination.ip().to_owned());
        let imm_header = checksum(&ip_header.to_immutable());
        ip_header.set_checksum(imm_header);
    }
    {
        let mut tcp_header = MutableTcpPacket::new(&mut packet[IPV4_HEADER_LEN..]).unwrap();
        tcp_header.set_source(source.port());
        tcp_header.set_destination(destination.port());
        tcp_header.set_sequence(sequence_number);
        tcp_header.set_acknowledgement(acknowledgement_number);
        tcp_header.set_data_offset(5); // 没有任何选项，因此 TCP Header 长度为 5 * 4 字节
        tcp_header.set_flags(TcpFlags::RST);
        tcp_header.set_window(29200);
        let checksum = ipv4_checksum(&tcp_header.to_immutable(), source.ip(), destination.ip());
        tcp_header.set_checksum(checksum);
    }

    match tx.send_to(
        Ipv4Packet::new(&packet[..]).unwrap(),
        IpAddr::V4(destination.ip().to_owned()),
    ) {
        Ok(n) => Ok(n),
        Err(e) => Err(e),
    }
}

fn main() {
    let n = send_reset(
        SocketAddrV4::new(Ipv4Addr::new(127, 0, 0, 1), 12345),
        SocketAddrV4::new(Ipv4Addr::new(127, 0, 0, 1), 45678),
        783786044,
        2198547145,
    )
    .unwrap();
    println!("send ok[{:?}]", n);
}