Netwhale开发日志
原理
pcap
用来开发tcpdump的库，支持bpf语法，调用简单，其原理是从网卡那边复制了一份包的数据，而非截获，因此不能用libpcap实现注入，如果要这么做的话可以使用libnet(不过我记得api和文档不是很友好。)不过，这次的软件并不需要注入，只需要完成抓包的任务。
音高
音高（英语：pitch）在音乐领域里指的是人类心理对音符基频之感受。 –Wiki
参考的是以下2个说法
- 人类能分辨的两次声音之间需间隔0.1s以上
- 人耳的音高差别阈限(频率辨别阈或音调辨别阈)，即辨别两个音的最小频率差需满足一定条件，1000Hz以下时为1～2Hz，在1000Hz以上时约为频率的0.1～0.2％。
据此，设计时需考虑音响设备支持的最高最低频率，以及人耳能够辨别的极限。以下为开发时参考的音高表。()
| 音名↓八度-> | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | 16.352（−48） | 32.703（−36） | 65.406（−24） | 130.81（−12） | 261.63（0） | 523.25（+12） | 1046.5（+24） | 2093.0（+36） | 4186.0（+48） | 8372.0（+60） | |
| C♯/D♭ | 17.324（−47） | 34.648（−35） | 69.296（−23） | 138.59（−11） | 277.18（+1） | 554.37（+13） | 1108.7（+25） | 2217.5（+37） | 4434.9（+49） | 8869.8（+61） | |
| D | 18.354（−46） | 36.708（−34） | 73.416（−22） | 146.83（−10） | 293.66（+2） | 587.33（+14） | 1174.7（+26） | 2349.3（+38） | 4698.6（+50） | 9397.3（+62） | |
| D♯/E♭ | 19.445（−45） | 38.891（−33） | 77.782（−21） | 155.56（−9） | 311.13（+3） | 622.25（+15） | 1244.5（+27） | 2489.0（+39） | 4978.0（+51） | 9956.1（+63） | |
| E | 20.602（−44） | 41.203（−32） | 82.407（−20） | 164.81（−8） | 329.63（+4） | 659.26（+16） | 1318.5（+28） | 2637.0（+40） | 5274.0（+52） | 10548（+64） | |
| F | 21.827（−43） | 43.654（−31） | 87.307（−19） | 174.61（−7） | 349.23（+5） | 698.46（+17） | 1396.9（+29） | 2793.8（+41） | 5587.7（+53） | 11175（+65） | |
| F♯/G♭ | 23.125（−42） | 46.249（−30） | 92.499（−18） | 185.00（−6） | 369.99（+6） | 739.99（+18） | 1480.0（+30） | 2960.0（+42） | 5919.9（+54） | 11840（+66） | |
| G | 24.500（−41） | 48.999（−29） | 97.999（−17） | 196.00（−5） | 392.00（+7） | 783.99（+19） | 1568.0（+31） | 3136.0（+43） | 6271.9（+55） | 12544（+67） | |
| G♯/A♭ | 25.957（−40） | 51.913（−28） | 103.83（−16） | 207.65（−4） | 415.30（+8） | 830.61（+20） | 1661.2（+32） | 3322.4（+44） | 6644.9（+56） | 13290（+68） | |
| A | 27.500（−39） | 55.000（−27） | 110.00（−15） | 220.00（−3） | 440.00（+9） | 880.00（+21） | 1760.0（+33） | 3520.0（+45） | 7040.0（+57） | 14080（+69） | |
| A♯/B♭ | 29.135（−38） | 58.270（−26） | 116.54（−14） | 233.08（−2） | 466.16（+10） | 932.33（+22） | 1864.7（+34） | 3729.3（+46） | 7458.6（+58） | 14917（+70） | |
| B | 30.868（−37） | 61.735（−25） | 123.47（−13） | 246.94（−1） | 493.88（+11） | 987.77（+23） | 1975.5（+35） | 3951.1（+47） | 7902.1（+59） | 15804（+71） |
结构
一图胜千言
代码和示例
代码放在github(https://github.com/Heersin/netwhale)上了，这边是一个小栗子，ping主机后获得的结果如下。
![[ping_AAC.mp4]] ## 开发遇到的问题 最主要的一个问题是开发过程中曾经出现播放5个单音后，产生segment fault，用gdb调试后发现问题出现在播放单音内的一个数组操作上，当时思考了如下原因:
- 数组读写时产生读写互斥的情况。之所以会考虑这个是由于前期调研中推荐libao的网友提到过libao在多线程程序中会有些奇奇怪怪的问题。由于libpcap中对包的处理采用异步操作，而通过查看libao的playaudio代码，其中device这个结构中存在一个swap空间，全局只有一个device，因此可以认为是一个全局静态变量，这个函数是不可重入的，推测是因为中断然后重入，造成数组的读写问题。
- 这边我在代码中加入了一个时延，留足libao调用设备播放的时间，看segment fault何时出现。结果依旧是5个单音后出现，gdb调试显示同样的结果。
- 数组用尽，堆增长过大？因为播放单音时，我在函数中使用的时calloc分配堆空间，首先检查自己是不是内存泄露了，发现在播放后并未进行free，尝试后爆出double free的错误，看来libao在播放中就释放了内存。接着用gdb查看map，在开辟buff的地方下断点，一步步跟踪，发现在第6个音时，需求的数组超过了堆标识。修改播放时间，能播的音变多了。
- 比对正常运行的程序，即使播放几十个音也不会产生该错误，百思不得其解。
- 数组越界？在进行第二步检查的时候发现，程序以16bit位的标准进行，比特位却设置为8，二者处理方式不一致导致数组发生越界。
后记
想着想着，最需要的功能应该是过滤一些层的声音，比如说网络层的东西就可以不要听，单听传输层，不然网络层声音过长了。此外声音有点尖锐，我想的一个解决方案是把数据映射到CC#DD#EFF#GG#AA#BB#这样一个范围内，或者其附件，具体的操作是每4位作为一个单音播放。每4位的好处在于可以以更细的粒度去用声音展现数据，以及数据范围在0-15，可以维持在正常的音高范围内。伪代码如下
// Define in header
#define A 440
#define A# 466
...(etc)
void playHalfByteA(u_char byte)
{
u_char half_byte = (byte>>4) & 0x0F;
playByte(half_byte);
}
void playHalfByteB(u_char byte)
{
u_char half_byte = byte & 0x0F;
playByte(half_byte);
}
这样分别播放前半字节和后半字节 ## 参考