你不好奇Linux是如何收发网络包的？

引言

网络通信是现代操作系统不可或缺的一部分，Linux作为一款广泛使用的操作系统，其网络功能尤为强盛。Linux内核通过精心设计的网络协议栈，实现了对网络包的接收和发送。本文将深入探讨Linux是怎样收发网络包的，包括数据包的接收、处理和发送过程。

网络包的接收

当Linux系统需要接收网络包时，数据包会首先到达网络接口。网络接口负责将物理层的数据演化为内核可以处理的数据结构。以下是接收过程的基本步骤：

1. **硬件接收**：当数据包到达网络接口时，网络适配器（如网卡）会读取数据包并将其存储在接收缓冲区中。

2. **驱动程序处理**：接收缓冲区中的数据包会被网络接口的驱动程序读取。驱动程序负责解析数据包的头部信息，并利用协议栈的规则进行进一步处理。

3. **协议栈处理**：驱动程序将解析后的数据包传递给内核中的协议栈。协议栈按照OSI模型的层次结构对数据包进行处理，包括IP层、TCP层、UDP层等。

4. **用户空间处理**：经过协议栈处理后的数据包最终会传递到用户空间的应用程序。应用程序可以使用socket API来接收和处理数据包。

以下是一个简化的示例代码，展示了数据包接收的过程：

c

#include

#include

#include

static int __init net_dev_init(void) {

struct net_device *dev = dev_get_by_name(&init_net, "eth0");

if (!dev) {

printk(KERN_ERR "Network device not found ");

return -ENODEV;

}

printk(KERN_INFO "Device %s initialized ", dev_name(dev));

return 0;

}

static void __exit net_dev_exit(void) {

printk(KERN_INFO "Device %s unregistered ", dev_name(&init_net));

}

module_init(net_dev_init);

module_exit(net_dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("Your Name");

MODULE_DESCRIPTION("Network device initialization module");

网络包的处理

在接收数据包后，内核会对数据包进行一系列的处理。以下是一些关键的处理步骤：

1. **路由选择**：内核利用数据包的目的IP地址，选择合适的输出接口和路径。

2. **流量控制**：内核利用网络状况，对数据包进行流量控制，以避免网络拥塞。

3. **谬误处理**：内核会对数据包进行谬误检测和纠正，确保数据包的正确性。

4. **稳固检查**：内核会对数据包进行稳固检查，如防火墙规则、稳固策略等。

5. **协议处理**：内核利用数据包的协议类型，调用相应的协议处理函数。

网络包的发送

在处理完数据包后，内核需要将数据包发送到目标主机。以下是发送过程的基本步骤：

1. **目标地址解析**：内核利用数据包的目的IP地址，解析出目标主机的MAC地址。

2. **帧封装**：内核将数据包封装成以太网帧，包括源MAC地址、目标MAC地址、数据等。

3. **硬件发送**：内核将封装后的以太网帧发送到网络接口，通过网络适配器发送到物理网络。

4. **确认与重传**：发送过程中，内核会等待接收方的确认。如果接收方未确认，内核会进行重传。

以下是一个简化的示例代码，展示了数据包发送的过程：

c

#include

#include

#include

static int __init net_dev_init(void) {

struct net_device *dev = dev_get_by_name(&init_net, "eth0");

if (!dev) {

printk(KERN_ERR "Network device not found ");

return -ENODEV;

}

struct ethhdr *ethhdr;

struct sockaddr_ll sll;

int sock;

sock = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL));

if (sock < 0) {

printk(KERN_ERR "Failed to create socket ");

return -1;

}

memset(&sll, 0, sizeof(sll));

sll.sll_family = AF_PACKET;

sll.sll_ifindex = dev->ifindex;

ethhdr = (struct ethhdr *)socket_buffer;

ethhdr->h_source = dev->dev_addr;

ethhdr->h_dest = target_mac_address;

ethhdr->h_proto = htons(ETH_P_ALL);

sendto(sock, ethhdr, sizeof(struct ethhdr), 0, (struct sockaddr *)&sll, sizeof(sll));

close(sock);

printk(KERN_INFO "Packet sent to %s ", dev_name(dev));

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