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网络数据包发送接收全过程

2013年09月10日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1098字 ⁄ 字号 评论关闭

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Linux的网络接口分为四部分:网络设备接口,网络接口核心,网络协议族,网络接口socket层。
可参考:
http://lxr.linux.no/linux+v2.6.30.4/net/
  网络设备接口部分主要负责从物理介质接收和发送数据,实现的文件在linu/driver/net目录下面。

  网络接口核心部分是整个网络接口的关键部位,它为网络协议提供统一的发送接口,屏蔽各种各样的物理介质,同时有负责把来自下层的包向合适的协议配送。它是网络接口的中枢部份。它的主要实现文件在linux/net/core目录下,其中linux/net/core/dev.c为主要管理文件。

  网络协议族部分是各种具体协议实现的部份。Linux支持TCP/IP,IPX,X.25,AppleTalk等的协议,各种具体协议实现的源码在linux/net/目录下相应的名称。在这里主要讨论TCP/IP(IPv4)协议,实现的源码在linux/net/ipv4,其中linux/net/ipv4/af_inet.c是主要的管理文件。

  网络接口Socket层为用户提供的网络服务的编程接口,主要的源码在linux/net/socket.c

发送:

应用程序调用系统调用,将数据发送给socket
socket检查数据类型,调用相应的send函数
send函数检查socket状态、协议类型,传给传输层
tcp/udp(传输层协议)为这些数据创建数据结构,加入协议头部,比如端口号、检验和,传给下层(网络层)
ip(网络层协议)添加ip头,比如ip地址、检验和
如果数据包大小超过了mtu(最大数据包大小),则分片;ip将这些数据包传给链路层
链路层写到网卡队列
网卡调用响应中断驱动程序,发送到网络

接收:

数据包从网络到达网卡,网卡接收帧,放入网卡buffer,在向系统发送中断请求
cpu调用相应中断函数,这些中断处理程序在网卡驱动中
中断处理函数从网卡读入内存,交给链路层
链路层将包放入自己的队列,置软中断标志位
进程调度器看到了标志位,调度相应进程
该进程将包从队列取出,与相应协议匹配,一般为ip协议,再将包传递给该协议接收函数
ip层对包进行错误检测,无错,路由
路由结果,packet被转发或者继续向上层传递
如果发往本机,进入链路层
链路层再进行错误侦测,查找相应端口关联socket,包被放入相应socket接收队列

socket唤醒拥有该socket的进程,进程从系统调用read中返回,将数据拷贝到自己的buffer,返回用户态。

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