深入理解Linux网络技术内幕——IPv4 概念

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-08-08 09:12 229阅读 0赞

# 1.大蓝图 #

![Center][]

大蓝图展示了IPv4协议与其他子系统之间的联系，保罗设备驱动、Netfilter、L4 层协议等之间的互动。

## IPv4协议中的报文 ##

我们可以大致看出数据在IPv4协议中的流向，

**接收报文**

设备驱动处理完硬件介绍到的数据后，IPv4协议的ip\_rcv函数（net\_receive\_skb调用）得到了属于IPv4的报文，接着调用ip\_rcv\_finish对报文进行分析。判断是该转发还是交付本地上层协议。

如果是本地报文，则传给ip\_local\_deliver处理，如果是转发，那就交付ip\_forward进行转发处理。

**发送报文**

对于接收到的属于转发的报文（来自ip\_forward\_finish）以及L4层传下来的报文，需要进行分析后传给设备驱动，发往其他系统。其流程主要是通过ip\_finish\_ouput进行。最后调用hard\_start\_xmit传给网卡设备驱动程序。

## IPv4协议的任务 ##

**健康检查：**

（略）

**防火墙：**

Netfilter在报文的生存周期里会多次被调用，以便处理报文。

**处理选项：**

应用程序设定的一些选项。

**分段/重组：**

IP报头的len选项可以表达64k数据段的长度，但是实际网络中不能传输那么大的数据，网络传输中一般有一个MTU，当要传输的数据报数据段超过这个MTU时，就必须进行分段、重组。

**接收、传输与转发：**

（略）

# IP报头 #

![Center 1][]

**服务类型：**

（Type of service：TOS） 服务于Qos，现在用于差别服务，用于对报文进行差别对待。

**标志：**

重要字段

ＤＦ：不分段

ＭＦ：分段

**分段偏移量：**用于分段／重组

**存活时间：** 报文多少秒后就要被抛弃

**协议：**L4层协议标志

**选项：**

提供给应用程序对IP报文 是否进行分段、如何传输、路由选择等进行拓展。

## 分段和重组 ##

前面已经说过，IP报头的len字段可以表达64k数据段的报文长度，但是实际网络无法传输这样大的数据，而存在MTU，报文长度超过MTU时，会被分成若干个长度为MTU的报分段（最后一个分段可能比较小），再分别进行传输。

IP分段一般在目的主机进行重组，（中间设备如果需要查看整个ip报文，那么也需要进行报文重组）。

分段和重组工作会占用CPU和内存，且可能会占用多余的网络带宽，产生比较大的开开销。有时我们需要避免分段和重组。

理论上上层协议不知道IP层在何时进行分段和重组操作，但是应用程序可以通过使用比其可以使用的MTU更小的尺寸传输数据，以避免报文分段工作。（可以看做吧分段放在应用层处理，但实际上它确实能够改善响应时间）。

## 路径MTU的发现 ##

与用户配置、出口设备、默认值576、ICMP检测等相关。

## 检验和 ##

检验报文是否错误、甚至修复错误。

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