网络数据包发送接收详细过程

桃扇骨 2023-10-18 09:04 58阅读 0赞

原文链接：[http://blog.csdn.net/hilyoo/article/details/4455031][http_blog.csdn.net_hilyoo_article_details_4455031]

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/][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。
> 
>   
>

[DNS请求流程][DNS]

1、PC1要访问www.google.com，需要先知道对应IP地址。  
域名只起助记作用，互联网访问通过IP进行。  
比方，DNS是公民身份信息库，ip是身份证号，域名是该身份证号对应的人名。  
当然，这个比方不是很恰当，域名也必须唯一的，与ip对应。  
  
2、于是，PC1需要像DNS请求，查找www.google.com对应的ip，即发送dns请求：  
PC1查找dns，发现不在同一个网络，不同网段需要网关转发。  
但是，PC1需要先发送给网关，就需要先知道网关ip。  
网关用于连接不同网络，并且有自己的IP，PC1需要知道网关ip。于是，通过ARP请求，像内网广播网关ip，网关回复mac地址。  
PC1得到了网关的mac地址，将ip包封装到以太网帧，发送给网关。  
  
3、网关收到该以太网帧，需要转交给dns服务器。  
同样，网关可能需要发送ARP请求，得到dns的mac地址。  
  
4、dns服务器收到请求，将www.google.com的ip发送给网关，网关再根据NAT会话表项，将目的ip转换成PC1的，再发送给PC1（此过程可能同样需要ARP请求）。  
  
5、PC1收到了目的ip，再可以通过类似上面的方式发送请求（目的ip再可以直接填上获取的ip）。  
  
其中：  
ARP==>将ip广播，目的主机响应，反馈mac地址。

NAT==>在一个网络内部，自定义合法的ip地址。内网各主机通过内网通讯；与外网通过NAT转换，变成外网合法ip。这样，将内网与外网隔离，各个网络有自己的ip，既可以重叠，又可以通过少数几个ip与外网通讯，在ip大量缺乏的现代，节省了很多。

[http_blog.csdn.net_hilyoo_article_details_4455031]: http://blog.csdn.net/hilyoo/article/details/4455031
[http_lxr.linux.no_linux_v2.6.30.4_net]: http://lxr.linux.no/linux+v2.6.30.4/net/
[DNS]: http://blog.csdn.net/hilyoo/article/details/4445858