UEFI开发探索49 – UEFI与网络1

请保留-> 【原文：  https://blog.csdn.net/luobing4365 和 http://yiiyee.cn/blog/author/luobing/】

UEFI提供了非常完整的TCP/IP网络协议栈，开发人员甚至可以在UEFI上开发自己的Web服务器。其网络协议栈如图1所示：

1) 数据链路层：

ARP(Address Resolution Protocol):地址转换协议，将IP地址转换为物理的MAC地址；
MNP(Managed Network Protocol):提供异步数据包的I/O操作；
UNDI(Universal Network Device Interface):通用网络设备接口；
SNP(Simple Network Protocol):初始化和关闭网络接口，将网络数据帧交给网络接口传输到目的地址，从网络接口接收数据帧；
DPC(Deferred Procedure Call): 延迟过程调用，它用来解决UEFI网络栈中的TPL锁死问题；

2) 网络层：

IP(Internet Protocol): 用于点兑点的主机间传输数据；

3) 传输层：

UDP(User Datagram Protocol): 提供无连接的、不可靠的数据报投递服务；
TCP(Transmission Control Protocol): 面向连接的、可靠的数据传输协议；

4) 应用层：

MTFTP(Multicast Trivial File Transfer Protocol): 多播小型文件传输协议；
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol):动态主机配置协议，提供发现网络启动服务器的服务；
PXE(PreBoot eXecution Environment): 预启动执行环境，用来发现网络启动设备、下载启动文件；
iSCSI(Internet Small Computer System Interface): 网络小型计算机系统接口，把原来用于本机的SCSI协议透过TCP/IP网络发送，是一种基于因特网和SCSI-3协议的存储技术；

对要开发的应用程序，主要使用TCP、UDP等传输层协议，以及MTFTP、DHCP等应用层协议。使用之前，需要先配置好网络测试环境。

我们使用的网络测试环境，可以分为三种：一种是TinaoCore提供的Nt32模拟环境；第二种是运行在计算机上真实的UEFI环境；第三种是使用虚拟机搭建，比较常见的是使用VirtualBox或Qemu。

1 在Nt32模拟器中使用网络

配置网络之前，请确保Nt32的模拟器已经编译好了，具体编译方法如下：

C:\MyWorkspac> build -p Nt32Pkg\Nt32Pkg.dsc -a IA32

对于UEFI下的网络配置，Github上有官方的参考文档，网址为：

https://github.com/tianocore/tianocore.github.io/wiki/Network-io

根据文档介绍，Nt32网络设置可以参考《UEFI Network Stack Getting Started Guid》。不过，这篇文章有点老了，有些细节不大一样，现简略说明如下。

1) 下载并安装Winpcap。

Winpcap是一款用于网络抓包的专业软件，是一个免费、公共的网络访问系统。它能为win32应用程序提供访问网络底层的能力，在模拟器中，相当于网卡的驱动。下载地址为：

https://www.winpcap.org/default.htm。

2) 下载SnpNt32Io源码并编译

代码可以从github上下载：https://github.com/tianocore/edk2-NetNt32Io。在C盘下建立文件夹NetNt32Io，并将源代码拷贝进去。

下载Winpcap的开发包WpdPack，下载地址：https://www.winpcap.org/devel.htm。下载后将WpdPack的压缩文件解压，复制到C:\NetNt32Io目录下。

打开Visual Studio的命令行（与编译UEFI代码的命令行相同），进入到源码目录，输入如下命令：

C:\NetNt32Io> nmake TARGET=RELEASE

NetNt32Io文件夹中会自动生成目录Release_IA32，将此目录下的SnpNt32Io.dll拷贝到UEFI模的根目录下。

C:\NetNt32Io>copy /y c:\NetNt32IoRelease_IA32\SnpNt32Io.dll
c:\MyWorkspace\Build\NT32IA32\DEBUG_VS2015x86\IA32\

3) 启动Nt32模拟器。启动的方法很多，我比较习惯的是直接在目录下点击SecMain.exe执行文件，启动模拟器。

4) 进入UEFI Shell，加载网络协议。

Shell> fs0:
FS0:\> load SnpNt32Dxe.efi MnpDxe.efi ArpDxe.efi Ip4Dxe.efi VlanConfigDxe.efi Udp4Dxe.efi Dhcp4Dxe.efi Mtftp4Dxe.efi Tcp4Dxe.efi

5) 配置网卡

我所工作的环境是通过dhcp动态分配IP地址的，使用ifconfig命令设置：

FS0:\>ifconfig -s eth0 dhcp

也可通过以下命令设置为静态IP地址：

FS0:\>ifconfig -s eth0 static 192.168.1.188 255.255.255.0 192.168.1.1

也即设置静态的IP地址，子网掩码和网关的IP地址。当然，读者也可根据自己的网络情况自由配置，包括dns地址在内都可以指定，具体的用法可通过命令“ifconfig -? -b”查找。 IP地址是否分配成功，可通过命令“ifconfig -l eth0”查看。

6) 测试网络连接

通过ping命令可以测试网络连接情况，截图如下：

2 真实UEFI环境下使用网络

在真实UEFI环境下使用网络，主要是加载网卡驱动和网络协议。我在几台机器上做了实验，有些环境的BIOS可能有问题，没有配置成功。以下的实验是在Intel的NUC6CAYH上完成的。

1) 下载UEFI下的网卡驱动

可在Intel的网站上，如下地址下载：
https://downloadcenter.intel.com/download/29137/Ethernet-Intel-Ethernet-Connections-Boot-Utility-Preboot-Images-and-EFI-Drivers

我下载的是PREBOOT.exe，版本为25.0。安装后（最好不要安装在C盘，直接安装在桌面上较好，用完删除即可），在目录/APPS/EIF/EFIx64中有相应的驱动。

驱动按照EnnnnXm的形式命名，nnnn为版本号，m分别指不同的网卡类型。比如，E9112X3.EFI表示PCI-E的千兆网口驱动，E7512X4.EFI表示10Gbit/s网口驱动。

我的实验平台需要的驱动是E9112X3.EFI，将其拷贝到UEFI启动盘中，准备接下来的实验。

2) 编译x64的网络协议驱动

EDK的网络协议驱动，Ipv4的源码在MdeModulePkg中，Ipv6的源码在NetworkPkg下。我们目前主要针对Ipv4进行实验，所以需要编译MdeModulePkg。Ipv6的操作差不多，就不重复说明了。

打开Visual Studio的命令行，按如下步骤进行编译：

C:\MyWorkspace> edksetup.bat;
C:\MyWorkspace> build -p MdeModulePkg\MdeModulePkg.dsc -a X64

编译完成后，在目录C:\MyWorkspace\Build\MdeModule\DEBUG_VS2015x86\X64中，将以下驱动拷贝到UEFI启动盘中：SnpDxe.efi，MnpDxe.efi， ArpDxe.efi， Ip4Dxe.efi ，VlanConfigDxe.efi ，Udp4Dxe.efi ，Dhcp4Dxe.efi ，Mtftp4Dxe.efi Tcp4Dxe.efi。

3) 加载网卡驱动和网络协议的驱动。

使用UEFI启动盘，进入UEFI shell测试环境。

Shell>fs0:
fs0:>load E9112X3.EFI
fs0:> load SnpDxe.efi MnpDxe.efi ArpDxe.efi Ip4Dxe.efi VlanConfigDxe.efi Udp4Dxe.efi Dhcp4Dxe.efi Mtftp4Dxe.efi Tcp4Dxe.efi

4) 配置网卡。

使用ifconfig命令设置：

fs0:\>ifconfig -s eth0 dhcp

这个步骤和上一节中Nt32模拟器配置网络的步骤5一样，相关的命令可以参考上节。

5) 测试网卡。

通过Ping命令测试网卡,如下图所示：

至此，网络的测试环境搭建完毕，可以利用UEFI的网络协议栈开发网络应用了。

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