LINUX内核网络协议栈
linux 协议栈 udp checksum校验
linux 协议栈 udp checksum校验UDP（用户数据报协议）是一种无连接的传输层协议，它提供了面向事务的简单数据传输服务。
UDP在IP（Internet协议）之上工作，负责将数据通过网络传输到目标地址。
在传输数据时，UDP协议栈会使用校验和（checksum）来保证数据的完整性。
校验和是一种简单的错误检测机制，用于检测在数据传输过程中是否有任何错误发生。
UDP协议栈使用校验和来验证接收到的数据是否与发送时的数据相同，以确保数据的完整性。
校验和的计算方法是通过对数据报的每个16位字进行二进制求和，并取其反码作为校验和的值。
当数据传输到接收端时，接收端会重新计算接收到的数据的校验和，并将计算结果与接收到的校验和进行比较，以确认数据的完整性。
UDP协议栈的校验和机制有助于提高数据传输的可靠性。
通过校验和，可以在传输过程中检测到数据是否被篡改、丢失或者损坏。
如果接收端计算出的校验和与接收到的校验和不匹配，那么接收端就会知道数据在传输过程中发生了错误，并且可以通知发送端重新发送数据。
UDP的校验和机制虽然可以检测出大部分的传输错误，但并不能保证100%的数据完整性。
由于校验和的计算相对简单，可能会有一些错误情况导致校验和校验通过，但实际数据却已经发生了错误。
这是因为校验和仅仅是一种简单的错误检测机制，无法恢复数据或者纠正错误。
除了校验和之外，UDP并没有提供其他的错误检测和纠正机制。
相比于TCP（传输控制协议），UDP的设计更加简单和灵活，但也更加容易发生数据损坏或丢失的问题。
因此，在使用UDP进行数据传输时，通常需要对数据进行额外的校验和验证，以确保数据的可靠性。
总结起来，UDP协议栈在数据传输过程中使用校验和机制来保证数据的完整性。
它通过计算发送数据的校验和，并将其附加在数据报中。
接收端在接收到数据时，会重新计算接收到的数据的校验和，并与接收到的校验和进行比较，以确认数据的完整性。
尽管校验和机制能够检测大部分的传输错误，但并不能保证100%的数据完整性，因此在使用UDP传输数据时，需要额外的错误检测和纠正机制来提高数据传输的可靠性。
linux 协议栈
linux 协议栈Linux协议栈，又称网络协议栈，是指在Linux操作系统中负责处理网络通信传输的一系列协议和软件集合。
它是实现网络通信的核心组件，负责在应用层和网络硬件之间进行数据传输和信息处理。
Linux协议栈由多个协议层组成，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层负责将数据从高层转化为物理信号进行传送，而数据链路层负责将数据在网络间的传递过程中进行帧的封装和解封装，以及网卡的驱动程序。
网络层则负责寻址和路由功能，传输层实现了可靠的端到端通信，应用层提供了各种网络服务。
在物理层的硬件设备中，网络接口卡（NIC）是协议栈与外部网络通信的接口。
协议栈通过驱动程序与NIC进行交互，将数据封装成数据包，并通过数据链路层将数据发往目的地。
在数据链路层，协议栈通过各种链路层协议（如以太网协议）进行数据帧的封装和解封装。
网络层则根据不同的网络协议（如IP协议）进行寻址和路由，将数据从源主机传送到目的主机。
传输层通过传输协议（如TCP或UDP）实现端到端的可靠数据传输。
而应用层则提供了各种网络服务，如HTTP、FTP、DNS等。
Linux协议栈的优点在于其开放源代码的特性和丰富的功能。
由于其开源的特性，用户可以自由地进行定制和修改。
并且，Linux协议栈支持多种网络协议和服务，如IP、TCP、UDP、FTP等。
这使得Linux操作系统具有很高的灵活性和可扩展性，能够满足不同的用户需求。
另外，由于众多开发者的贡献和不断的更新迭代，Linux协议栈也具有较高的稳定性和安全性。
然而，Linux协议栈也存在一些挑战和问题。
对于一些特殊的应用场景和网络需求，Linux协议栈可能无法提供最佳的性能和效果。
此外，在网络安全方面，由于Linux协议栈的复杂性和开放性，也面临着一些潜在的安全风险和漏洞。
总的来说，Linux协议栈是Linux操作系统中的重要组件，负责处理网络通信传输。
它由多个协议层组成，实现了从物理层到应用层的数据传输和处理。
【IT专家】linux网络协议栈(四)链路层 (6)L2隧道(eoip)
本文由我司收集整编，推荐下载，如有疑问，请与我司联系linux网络协议栈(四)链路层(6)L2隧道(eoip) 2014/01/13 4760 4.7、L2隧道(eoip)：隧道，就是走捷径，使转发速度更快，L2隧道就是说高层报文在链路层即被转发了，而无需走高层协议栈再转发，比如这里要说的eoip(Ethernet over ip)，就是说IP报文在以太网就被转发出去了。
对于eoip，linux内核源码没有其实现，是raisecom根据开源代码实现的，在2.10代码树的rcios/eoip/目录下的eoip.c文件，下图是eoip在系统中的位置： 在eoip实现中，对eoip隧道的增删查改由用户应用程序和raisecom实现的netlink报文内核中控模块ctrlnetlink通讯实现，这里首先关注下eoip隧道的原理： 4.2.1、eoip隧道原理：下图是描述eoip隧道的结构体eoip_tunnel： list字段用于链接系统中所有的隧道； local_dev标识该隧道所在的接口，每一个eoip隧道都是建立在一个输入接口之上，在报文到达某一个接口时，首先就要判断该接口是否是一个隧道入口，判断方式就是遍历系统中所有隧道的接口是否是报文的输入接口(eoip_tunnel_lookup_local)； remote_ip：这是eoip隧道的传输逻辑，比如已确定某报文需要通过某隧道传输，这时必须知道该报文从哪个接口转发出去，remote_ip就是用于确定出接口，制造一个“传输层协议为eoip、目的IP为remote_ip”的路由表匹配项，再查路由表(ip_route_output_key)，查到的路由结果指示的出接口就是转发该报文的出接口；由此也可见，用户在创建一个eoip隧道后，还需要创建一个相应的路由条目； tunnelID：系统中每个eoip隧道的id； isbackup+ masterlinkstatus：这两个字段的确切含义还不很清除，但它们共同决定了某一隧道当前是否使能：在((isbackup == 0) || (isbackup == 1 masterlinkstatus = 0))的条件下，该隧道是使能的，即在(isbackup == 1 masterlinkstatus = 1)情况下该隧道。
linux分层设计体系结构
linux分层设计体系结构Linux是一种开源的操作系统，其设计采用了分层的体系结构。
这种设计使得Linux具有高度的灵活性和可扩展性，同时也方便了系统的维护和管理。
本文将详细介绍Linux的分层设计体系结构。
在Linux的分层设计中，最底层是硬件层。
硬件层包括计算机的各种硬件设备，如处理器、内存、硬盘、网络接口等。
Linux通过设备驱动程序来管理和控制这些硬件设备，使其能够与操作系统进行交互。
在硬件层之上是内核层。
内核是操作系统的核心，负责管理系统的资源和提供各种系统服务。
Linux的内核是一个单独的模块，可以独立于其他软件进行开发和维护。
内核提供了各种系统调用接口，以及对进程、文件系统、网络和设备的管理和控制功能。
在内核层之上是库层。
库是一组共享的代码和函数，可以为应用程序提供常用的功能和服务。
Linux提供了许多不同的库，如C库、数学库、网络库等。
这些库可以被开发人员用来开发应用程序，提高开发效率和代码复用性。
在库层之上是应用层。
应用层包括各种应用程序和工具，如文本编辑器、图形界面、网络浏览器等。
这些应用程序可以通过系统调用接口与内核进行交互，并利用库提供的功能来实现各种任务和操作。
除了以上四个层次外，Linux还有其他一些重要的组件和模块。
例如，系统初始化和启动过程中，会加载引导程序和初始化程序；文件系统是用来组织和管理文件和目录的；网络协议栈是用来实现网络通信的；系统服务是用来提供各种系统功能和服务的。
这些组件和模块与其他层次之间相互关联，共同构成了Linux的完整体系结构。
Linux的分层设计体系结构具有许多优点。
首先，分层设计使得系统的各个组件和模块之间相互独立，可以分别进行开发、测试和维护，提高了开发和维护效率。
其次，分层设计使得系统的各个层次之间的接口清晰明确，方便了系统的扩展和升级。
此外，分层设计还提高了系统的稳定性和可靠性，一旦某个层次出现问题，不会对其他层次造成影响。
Linux的分层设计体系结构是一种高效、灵活和可扩展的设计方式。
linux网络协议栈
linux网络协议栈Linux网络协议栈是指运行在Linux操作系统上的网络协议处理模块集合，负责实现网络通信功能。
它是Linux操作系统网络层的核心组成部分，支持多种网络协议，并且提供了丰富的接口和工具，使得开发人员可以方便地进行网络应用程序的开发和调试。
Linux网络协议栈主要包括网络接口层、网络层、传输层和应用层四个部分。
网络接口层负责的是将网络数据包转化为可以在物理层上传输的比特流。
它包括了设备驱动程序和网络设备接口等组件，负责处理硬件设备的读写操作，并提供了对网络设备的管理和控制功能。
网络层是实现网络互连和数据包路由功能的核心部分。
它支持多种网络协议，包括IP协议、ARP协议和ICMP协议等。
其中，IP协议是互联网中最为重要的协议之一，负责将数据包从源地址传输到目的地址，实现数据包的路由和转发。
ARP协议用于将IP地址转换为物理地址，而ICMP协议则是用于在网络中进行故障排除和错误报告的。
传输层负责提供端到端的数据传输服务。
它支持多种传输协议，包括TCP协议和UDP协议等。
TCP协议提供可靠的数据传输，保证了数据的完整性和顺序性，适合用于对数据传输质量要求较高的场景；而UDP协议则是一种无连接、不可靠的传输协议，适用于对实时性要求较高的应用场景。
应用层是实现网络应用功能的最上层部分。
它支持多种应用协议，包括HTTP协议、FTP协议和DNS协议等。
其中，HTTP协议是应用最广泛的一种协议，负责在网络中传输超文本和相关资源，实现网页浏览的功能；FTP协议则是用于在网络中进行文件传输的协议；而DNS协议则用于将域名转换为IP地址。
在Linux操作系统中，网络协议栈通常以内核模块的形式存在。
内核模块是一种可以在运行时加载和卸载的可扩展的二进制代码，可以动态地向操作系统添加新的功能。
通过内核模块，开发人员可以向网络协议栈添加新的协议、扩展现有协议的功能或者修改已有的协议的实现。
除了内核模块，Linux还提供了丰富的开发接口和工具，方便开发人员进行网络应用程序的开发和调试。
Linux操作系统中的网络通信原理
Linux操作系统中的网络通信原理一、引言Linux操作系统是一种广泛应用于各种领域的开源操作系统，而网络通信则是其最重要的功能之一。
本文将深入探讨Linux操作系统中的网络通信原理，包括网络协议、套接字编程以及网络通信的实现机制等方面。
二、网络协议1. TCP/IP协议栈TCP/IP协议栈是Linux操作系统中实现网络通信的基础。
它由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层和应用层。
网络接口层负责将数据从应用层传输到网络层，网络层负责将数据从源主机传输到目标主机，传输层负责提供可靠的数据传输服务，而应用层则负责处理具体的网络应用。
2. IP地址和端口号IP地址是在Internet上对主机和路由器进行唯一标识的地址，而端口号则用于标识网络中的不同进程或服务。
Linux操作系统中使用IP 地址和端口号来实现网络通信的目的。
3. ICMP协议ICMP协议是Internet控制报文协议的缩写，用于在IP网络中发送控制消息和错误报文。
它有助于网络中的主机和路由器之间进行通信和故障排除。
三、套接字编程套接字是实现网络通信的一种机制，也是Linux操作系统中网络通信的核心。
通过套接字编程，可以在应用层使用socket函数进行网络通信的建立和数据传输。
1. 套接字类型在Linux操作系统中，套接字类型可以分为面向连接的套接字和无连接的套接字。
面向连接的套接字主要基于TCP协议，提供可靠的数据传输和连接管理功能；无连接的套接字则主要基于UDP协议，提供高效的数据传输和较低的开销。
2. 套接字编程流程套接字编程的一般流程包括创建套接字、绑定地址、监听连接、接受连接、数据传输和关闭套接字等步骤。
通过这些步骤，应用程序可以实现与其他主机或服务的通信。
四、网络通信实现机制1. 数据链路层数据链路层是网络通信中的第一层，主要负责将数据包从物理层传输到网络层。
在Linux操作系统中，数据链路层由网络接口卡驱动程序和相应的设备驱动程序实现。
linux socket 内核原理
Linux中的Socket是一种用于网络通信的编程接口，它允许进程通过网络进行数据传输。
Socket在Linux内核中的实现涉及到多个组件和原理。
1. 网络协议栈：Linux内核中的网络协议栈负责处理网络通信的各个层次，包括物理层、数据链路层、网络层和传输层。
Socket通过网络协议栈与网络进行交互。
2. 套接字数据结构：在Linux内核中，套接字（Socket）被实现为一种数据结构，用于表示网络连接。
套接字数据结构包含了连接的相关信息，如IP地址、端口号等。
3. 文件描述符：在Linux中，套接字被视为一种文件，因此每个套接字都有一个对应的文件描述符。
通过文件描述符，进程可以对套接字进行读写操作。
4. 网络设备驱动程序：Linux内核中的网络设备驱动程序负责处理网络设备的底层操作，如发送和接收数据包。
套接字通过网络设备驱动程序与网络设备进行通信。
5. 网络协议处理：当进程通过套接字发送或接收数据时，Linux内核会根据套接字的协议类型（如TCP或UDP）进行相应的协议处理。
这包括建立连接、数据分片、错误检测等操作。
6. 系统调用：在用户空间中，进程通过系统调用（如socket、bind、connect等）来创建和操作套接字。
系统调用会触发内核中相应的函数，完成套接字的创建和操作。
总的来说，Linux内核中的Socket实现涉及到网络协议栈、套接字数据结构、文件描述符、网络设备驱动程序、网络协议处理和系统调用等多个组件和原理。
这些组件和原理共同工作，使得进程能够通过套接字进行网络通信。
{"code":0,"msg":"请求出现异常","data":{}}。
linux操作系统的基本体系结构
linux操作系统的基本体系结构一、内核（Kernel）Linux操作系统的核心是内核，它负责管理系统资源、控制硬件设备、调度进程和提供基本的系统服务。
Linux内核采用单内核结构，包含了操作系统的大部分核心功能和驱动程序。
内核是操作系统的核心组件，它提供了操作系统运行所必须的基本功能。
Linux内核具有以下特点：1、多任务处理：Linux内核支持多任务处理，可以同时运行多个程序，并实现多个程序之间的切换和管理。
2、硬件管理：Linux内核负责管理硬件设备，与硬件设备交互，控制硬件设备的工作状态。
3、内存管理：Linux内核负责管理系统的内存，包括内存的分配、释放、映射和交换等操作。
4、文件系统：Linux内核支持多种文件系统，包括ext4、NTFS、FAT等，负责文件的读写、管理和保护。
5、进程管理：Linux内核管理系统进程，包括进程的创建、调度、挂起、唤醒和终止等操作。
6、网络通信：Linux内核支持网络通信功能，包括TCP/IP协议栈、网卡驱动等，实现网络数据传输和通信。
二、ShellShell是Linux操作系统的命令解释器，用户通过Shell与操作系统进行交互。
Shell接受用户的命令，并将其转换为对应的系统调用，最终由内核执行。
Linux系统中常用的Shell有Bash、Zsh等，用户可以根据自己的喜好选择不同的Shell。
Shell具有以下功能：1、命令解释：Shell接受用户输入的命令，并将其翻译为操作系统可以执行的命令。
2、执行程序：Shell可以执行各种程序、脚本和命令，包括系统工具、应用程序等。
3、环境控制：Shell可以设置环境变量、别名和路径等，帮助用户管理系统环境。
4、文件处理：Shell可以处理文件操作，包括创建、删除、复制、移动等。
5、脚本编程：Shell支持脚本编程，用户可以编写Shell脚本来自动执行一系列操作。
三、系统工具Linux操作系统提供了丰富的系统工具，帮助用户管理系统和执行各种任务。
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增加新的NF hook
AF_UNSPEC (0)
AF_UNIX
(1)
AF_INET
(2)
AF_AX25
(3)
AF_IPX (4)
AF_APPLETALK(5)
NF_IP_PRE_ROUTING (0) NF_IP_LOCAL_IN (1) NF_IP_FORWARD (2) NF_IP_LOCAL_OUT (3) NF_IP_POST_ROUTING(4)
int priority; };
系统有两个内核输出函数供增加/删除处理函数:
int nf_register_hook(struct nf_hook_ops *reg); void nf_unregister_hook(struct nf_hook_ops *reg);
注册的NF hooks列表
struct list_head nf_hooks[NPROTO][NF_MAX_HOOKS];
软中断处理机制
接收包列表 目标MAC 源MAC 协议类型
AAAA BBBB ETP_P_IP CCCC DDDD ETP_P_ARP
……
协议函数表
ETP_P_IP ip_rcv
ETP_P_ARP arp_rcv
……
……
网络层
应用程序往 socket发送包
发往传输层
发往网络层
内部包 发往传输层 发往socket 放到应用程
ip_local_deliver_finish： 根据传输层协议查找该
协议入口函数
ip_local_deliver：本地包， 并进行碎片重组
ip_route_input_slow ：在路由表中查找路由
ip_route_input：在缓存中查找路由
ip_rcv_finish：接收处理完成之前的一些操作
struct packet_type ipproto; myproto.type = htons(ETH_P_IP); myproto.func = ip_rcv; myproto.dev = NULL; myproto.data = NULL; dev_add_pack (&ipproto)
以太协议处理机制
已路由
碎片检查
dev_queue_xmit：发送到网卡
NetFilter ：NF HOOKS
关键结构: nf_hook_ops
struct nf_hook_ops {
struct list_head list;
nf_hookfn *hook; handler address int pf; family (AF_INET, AF_INET6, AF_IPX, ...) int hooknum; (NF_IP_*, NF_IP6_*, NF_IPX_*, ...)
序buffer
包到达网卡
否 本机 包? 是
发往网络层
丢包
转发 包?
否 外部包
查找路由
包发往网卡
包发往网络
丢包
缓存 中?是
返回 入口
否 数据库 查找
放到缓 存中
网络层接收函数栈
ip_finish_output：发送到网卡
ip_forward_finish：转发之前一 些操作，主要是IP选项、碎片
ip_forward：转发包，并处理TTL
调用中断处 理函数
产生中断
系统检测到 数据
网卡驱动与网络层接口
发送：dev_queue_xmit 包校验 流控 调用网卡驱动发送函数
接收：netif_rx 放入接收包队列 触发软中断，导致软中断函数运行
增加IP协议处理
struct packet_type
{
unsigned short
type; htons(ether_type：IP、ARP)
目标IP AAAA CCCC EEEE
源IP BBBB DDDD FFFF
……
协议类型 UDP TCP ICMP
协议函数表
UDP
udp_rcv
TCP
tcp_v4_rcv
ICMP
icmp_rcv
……
……
网络层发送函数栈
ip_build_xmit：填充IP头
尚未路由
ip_build_xmit_slow： 查找发送路由
register_netdevice
注册发送函数指针 hard_start_xmit
设置中断号及中断处理 函数ei_interrupt() （接 收处理）
网络层通过函数 dev_queue_xmit() 调 用注册函数 hard_start_xmit发送
接收包
调用netif_rx
将接收数据组 成以太帧
struct net_device *dev; NULL 意味所有设备
int (*func) (...); 处理函数地址
void *data; 私有数据
struct list_head list;
};
系统有两个内核输出函数供增加/删除协议处理函数: void dev_add_pack(struct packet_type *pt) void dev_remove_pack(struct packet_type *pt)
ip_rcv：进行IP包的校验
网络层对传输层协议的管理
struct inet_protocol {
unsigned char protocol; UDP、TCP、ICMP、IGMP等 int (*hander) (...); 处理函数地址 };
系统有两个内核输出函数供增加/删除处理函数:
void inet_add_protocol(struct inet_protocol *prot); int inet_del_protocol(struct inet_protocol *prot);
网卡
LINUX应用层 LINUX内核
包发送接收总体示意图
应用程序往 socket发送包
发往传输层
发往网络层
内部包 发往传输层 发往socket 放到应用程
序buffer
包到达网卡
否 本机 包? 是
发往网络层
丢包
转发 包?
否
外部包
查找路由丢包包源自往网卡包发往网络网卡驱动
初始化
发送包
struct device
大纲
总体架构 网卡驱动（数据链路层） 数据链路层与网络层接口 网络层（IP） 一个重要的技术：NETFILTER 传输层（TCP/UDP） 传输层与应用层的接口 总结
总体框架
网络socket应用程序
BSD Socket
INET Socket
TCP
UDP
网络层（IP协议）
网卡驱动与网络层接口
网卡驱动