Linux协议栈实现分析

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linux 协议栈 udp checksum校验

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内核堆栈解析方法

linux内核堆栈解析方法

在 Linux 系统中,内核堆栈(kernel stack)用于执行内核代码。

当发生操作系统内核崩溃、内核出现异常或需要调试时,理解和分析内核堆栈十分重要。

以下是分析 Linux 内核堆栈的常用方法:使用dmesg:当内核发生故障时,错误信息和堆栈追踪通常会输出到内核日志。

你可以使用 dmesg 命令查看内核日志中的堆栈追踪。

dmesg | grep -i stack操作系统崩溃时的系统日志:有时通过分析内核崩溃时的系统日志(如/var/log/syslog 或/var/log/messages、/var/log/kern.log)也可以找到有关堆栈信息。

使用 dump_stack() 函数:在内核代码中,你可以使用 dump_stack() 函数打印当前线程的堆栈信息。

这在调试内核代码时非常有用。

系统核心转储(Core Dump):内核崩溃时,操作系统有时会生成系统核心转储文件。

你可以使用 GNU Debugger(GDB)来分析内核转储文件。

首先,安装 Linux 的调试符号表(debugging symbols),然后使用 gdb 命令加载符号表和内核转储文件,最后使用 bt(backtrace)命令查看堆栈追踪。

gdb path/to/vmlinux path/to/core_dump(gdb) bt请注意,要使内核生成核心转储文件,需要正确配置内核。

具体配置方法取决于你所使用的 Linux 发行版。

内核调试器(如 KGDB 和 KDB):如果你正在研究内核问题,可以使用内核调试器 KGDB 或 KDB。

KGDB 是基于 GDB 的内核调试器,可以在源代码级别进行调试。

KDB 则是一个基于文本的内核调试器。

使用这些工具,你可以从内核级别设置断点、单步执行代码、检查内存内容和调用堆栈等。

通过以上方法可以帮助你分析 Linux 内核堆栈。

如何选择最佳方法取决于你的具体需求和问题。

在进行内核调试之前,请确保熟悉 Linux 操作系统和内核开发的基本知识。

linux 协议栈

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。

嵌入式Linux学习笔记(五)通讯协议制定和下位机代码实现

嵌入式Linux学习笔记(五)通讯协议制定和下位机代码实现

嵌⼊式Linux学习笔记(五)通讯协议制定和下位机代码实现⽬录 通讯协议可以理解为约束多设备通讯的⼀套规则,像Modbus,TCP/IP, BLE都是在⽣产⽣活常⽤的协议。

不过协议落实到实际应⽤后,就可以理解为对数据的结构化处理,我之前写的串⼝点亮LED的实现就涉及了简单的协议制定,对于嵌⼊式Linux来说,那⼀套协议当然也可以实践,但是那套协议有个重要的缺陷,协议内部从起始端的数据接收,⼀直到发送端的数据接收,都是和硬件强耦合的,这就造成如果我们由多种途径修改内部数据,协议很难被复⽤,另外每⼀次最后的执⾏都是直接操作硬件,当然只有串⼝控制时没有问题,但当有多个渠道(如⽹络,CAN,BLE等模块)同时操作硬件时,涉及硬件的同步问题繁琐且很难约束,因此本节就改进之前的协议,进⾏代码的实现。

参考资料 1. 2.《C++ Primer Plus》协议制定 协议的制定在⼤致的数据发送和返回数据结构上可以与原有的协议⼤致⼀致。

上位机发送指令包含起始位,地址位(⽤于多机通讯),数据长度(指⽰内部后⾯的数据长度),实际数据,CRC校验位这些基础结构,不过增加了数据编号位,它是2字节的随机数,在处理完成后可以⽤于上位机验证返回的数据是否正常,不过对⽐可以发现,原先协议⾥⾯的指令不在上位机数据结构,这个后⾯会提到。

下位机返回指令也是起始位,地址位,ACK应答状态,数据长度,数据区和CRC校验位,同时包含编号⽤于上位机的校验, 上位机发送数据结构: 下位机返回数据结构: 确认了通讯的结构后,下位机代码就可以实现了,其中接收数据代码如下:1int protocol_info::check_receive_data(int fd)2 {3int nread;4int CrcRecv, CrcCacl;5struct req_frame *frame_ptr;67/*从设备中读取数据*/8 nread = this->device_read(fd, &this->rx_ptr[this->rx_size],9 (this->max_buf_size-this->rx_size));10if(nread > 0)11 {12this->rx_size += nread;13 frame_ptr = (struct req_frame *)this->rx_ptr;1415/*接收到头不符合预期*/16if(frame_ptr->head != PROTOCOL_REQ_HEAD) {17 USR_DEBUG("No Valid Head\n");18this->rx_size = 0;19return RT_FAIL;20 }2122/*已经接收到长度数据*/23else if(this->rx_size > 5){24int nLen;2526/*设备ID检测*/27if(frame_ptr->id != PROTOCOL_DEVICE_ID)28 {29this->rx_size = 0;30 USR_DEBUG("Valid ID\n");31return RT_FAIL;32 }3334/*获取接收数据的总长度*/35this->rx_data_size = LENGTH_CONVERT(frame_ptr->length);3637/*crc冗余校验*/38 nLen = this->rx_data_size+FRAME_HEAD_SIZE+CRC_SIZE;39if(this->rx_size >= nLen)40 {41/*计算head后到CRC尾之前的所有数据的CRC值*/42 CrcRecv = (this->rx_ptr[nLen-2]<<8) + this->rx_ptr[nLen-1];43 CrcCacl = this->crc_calculate(&this->rx_ptr[1], nLen-CRC_SIZE-1);44if(CrcRecv == CrcCacl){45this->packet_id = LENGTH_CONVERT(frame_ptr->packet_id);46return RT_OK;47 }48else{49this->rx_size = 0;50 USR_DEBUG("CRC Check ERROR!. rx_data:%d, r:%d, c:%d\n", this->rx_data_size, CrcRecv, CrcCacl);51return RT_FAIL;52 }53 }54 }55 }56return RT_EMPTY;57 }View Code 因为是嵌⼊式Linux开发,因此推荐使⽤C++, 封装可以让代码结构更加清晰,从代码的实现可以看到实现包含:硬件的数据接收,起始位检测,数据编号的获取,以及后续数据的接收和数据的CRC校验,⾄于发送数据,则主要是创建发送数据的接⼝,代码如下:1/**2 * ⽣成发送的数据包格式3 *4 * @param ack 应答数据的状态5 * @param size 应答有效数据的长度6 * @param pdata 应答有效数据的⾸指针7 *8 * @return 执⾏执⾏的结果9*/10int protocol_info::create_send_buf(uint8_t ack, uint16_t size, uint8_t *pdata)11 {12 uint8_t out_size, index;13 uint16_t crc_calc;1415 out_size = 0;16this->tx_ptr[out_size++] = PROTOCOL_ACK_HEAD;17this->tx_ptr[out_size++] = PROTOCOL_DEVICE_ID;18this->tx_ptr[out_size++] = (uint8_t)(this->packet_id>>8);19this->tx_ptr[out_size++] = (uint8_t)(this->packet_id&0xff);20this->tx_ptr[out_size++] = ack;21this->tx_ptr[out_size++] = (uint8_t)(size>>8);22this->tx_ptr[out_size++] = (uint8_t)(size&0xff);2324if(size != 0 && pdata != NULL)25 {26for(index=0; index<size; index++)27 {28this->tx_ptr[out_size++] = *(pdata+index);29 }30 }3132 crc_calc = this->crc_calculate(&this->tx_ptr[1], out_size-1);33this->tx_ptr[out_size++] = (uint8_t)(crc_calc>>8);34this->tx_ptr[out_size++] = (uint8_t)(crc_calc&0xff);3536return out_size;37 }View Code 这部分即为通讯相关的结构数据实现,通关协议的发送和接收结构的剥离,此时我们已经能够处理实际的数据,下⾯也是主要改进内容。

linux QOS(TC) 功能实现分析

linux QOS(TC) 功能实现分析

linux QOS 功能实现分析文档编号:00-6201-100当前版本:1.0.0.0创建日期:2008-7-24编写作者:wanghuaijialinux QOS 功能实现分析前言 (3)关于此文档 (3)参考资料 (3)Linux内核对QoS的支持 (5)对于入口数据包控制 (6)发送数据包的控制 (8)TC的具体设计与实现 (11)struct Qdisc_ops 说明 (15)LINUX 内核中安装策略对象过程 (17)前言关于此文档此文档是本人这段时间内学习QOS相关知识,总结并且整理出来的文档。

供大家参考。

本文档描述QOS相关知识,各章节说明如下:1前言,即此章节;2 QOS简介,介绍QOS基本知识、QOS提出的意义,以及QOS 的三种不同的服务模型;3:介绍QOS相关的技术,介绍了报文分类以及标记,拥塞管理技术,拥塞避免技术,以及流量整形和流量监管。

并且介绍了链路层相关的速度限制。

参考资料网络资源。

linux QOS 功能实现分析Linux内核对QoS的支持 (5)对于入口数据包控制 (6)发送数据包的控制 (8)TC的具体设计与实现 (11)struct Qdisc_ops 说明 (15)LINUX 内核中安装策略对象过程 (17)在传统的TCP/IP网络的路由器中,所有的IP数据包的传输都是采用FIFO(先进先出),尽最大努力传输的处理机制。

在早期网络数据量和关键业务数据不多的时候,并没有体现出非常大的缺点,路由器简单的把数据报丢弃来处理拥塞。

但是随着计算机网络的发展,数据量的急剧增长,以及多媒体,VOIP数据等对延时要求高的应用的增加。

路由器简单丢弃数据包的处理方法已经不再适合当前的网络。

单纯的增加网络带宽也不能从根本上解决问题。

所以网络的开发者们提出了服务质量的概念。

概括的说:就是针对各种不同需求,提供不同服务质量的网络服务功能。

提供QoS能力将是对未来IP网络的基本要求。

linux 协议栈 udp checksum校验

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,它在Linux协议栈中起着重要的作用。

在UDP协议中,数据被划分为多个数据报发送。

每个数据报都包含一个UDP头部和数据部分。

UDP数据报的头部有两个重要字段:源端口和目标端口。

这两个字段指定了数据报发送和接收的应用程序。

除了这些字段,UDP头部还有一个长度为16位的校验和字段,用于检测数据在传输过程中是否被改动。

校验和是通过一个算法生成的,接收方可以使用相同的算法来验证数据的完整性。

UDP协议中的校验和是十分关键的,它提供了对数据完整性的保护。

在发送端,当数据报准备好发送时,操作系统会计算数据报的校验和并将其填充到UDP头部的校验和字段中。

接收方在收到数据报后,会重新计算校验和,并将其与接收到的校验和进行比较。

如果两个校验和不一致,那么接收方将会认为数据报被修改过,并丢弃该数据报。

UDP校验和算法是一种简单而有效的算法,它使用二进制反码求和来计算校验和。

具体步骤如下:1.将数据报的每个16位字节划分成两个8位的字节,即低字节和高字节。

2.将所有16位字节对进行二进制反码求和,得到一个32位的中间结果。

3.如果中间结果高16位的任何位上有进位,则将进位加到低16位上去。

4.将中间结果的低16位取反,得到最终的校验和。

UDP校验和的计算是在传输层的协议进行的,而不是在网络硬件上。

这就意味着校验和的计算和验证由操作系统负责,而不是由网络设备完成。

这种设计灵活性很高,可以适用于不同种类的网络接口。

UDP校验和的作用是保证数据在传输过程中的完整性。

如果数据在传输过程中被修改,那么校验和的值就会发生变化,接收方可以通过比较校验和的值来判断数据是否被篡改。

然而,UDP校验和并不能提供数据的机密性和真实性,因为它是一种简单的校验和算法,容易被攻击者伪造。

总而言之,UDP校验和在Linux协议栈中起着重要的作用,用于检测数据在传输过程中的完整性。

linux系统i2c协议详解

linux系统i2c协议详解

linux系统i2c协议详解I2C总线概述I2C(两线接口)是一种串行通信协议,用于连接嵌入式系统中的集成电路(IC)。

它以其低成本、低功耗和高可靠性著称。

I2C总线需要两条双向信号线:串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)。

这些信号线由一个主设备控制,可以与多个从设备通信。

I2C通信I2C通信由以下步骤组成:起始条件:主设备将SDA线下拉至低电平,同时保持SCL线为高电平。

设备地址:主设备发送7位或10位从设备地址,后跟一个读/写位。

数据传输:主设备和从设备交换数据。

停止条件:主设备将SDA线拉至高电平,同时保持SCL线为高电平。

主设备和从设备I2C总线上的设备分为两种:主设备和从设备。

主设备:发起通信并控制总线。

通常是主微控制器或处理器。

从设备:响应主设备请求并提供或接收数据。

可以是传感器、执行器或其他外围设备。

I2C寻址从设备通过唯一的7位或10位地址进行寻址。

地址的最高位表示是否可读/写,0表示写,1表示读。

I2C模式I2C协议支持以下模式:主写从读:主设备向从设备写入数据,然后从从设备读取数据。

主读从写:主设备从从设备读取数据,然后向从设备写入数据。

从读从写:两个从设备在主设备的监督下进行通信。

I2C传输速率I2C传输速率通常在10kbps到400kbps之间。

速率由主设备设置。

I2C错误检测I2C协议包含几个错误检测机制,例如校验和和超时。

这些机制有助于确保数据的可靠传输。

I2C应用I2C总线用于各种应用,包括:传感器和执行器接口EEPROM和闪存编程LED和LCD控制模拟-数字转换器(ADC)和数字-模拟转换器(DAC)接口电源管理时钟同步I2C优点I2C协议的优点包括:低成本:无需额外的硬件接口低功耗:仅使用两根信号线高可靠性:错误检测机制确保数据完整性容易使用:简单的协议易于实施广泛采用:支持广泛的设备和库I2C缺点I2C协议的缺点包括:数据速率低:与其他串行接口相比,数据速率较低主机限制:总线上只能有一个主设备总线无仲裁:在总线冲突的情况下,没有内置的仲裁机制有限的寻址范围:仅支持有限数量的设备地址I2C技术演进I2C协议正在不断发展,以满足新应用的需求。

linux的bridge分析

linux的bridge分析

linux的bridge分析Linux网桥模型:Linux内核通过一个虚拟的网桥设备来实现桥接的,这个设备可以绑定若干个以太网接口设备,从而将它们桥接起来。

如下图所示:网桥设备br0绑定了eth0和eth1。

对于网络协议栈的上层来说,只看得到br0,因为桥接是在数据链路层实现的,上层不需要关心桥接的细节。

于是协议栈上层需要发送的报文被送到br0,网桥设备的处理代码再来判断报文该被转发到eth0或是eth1,或者两者皆是;反过来,从eth0或从eth1接收到的报文被提交给网桥的处理代码,在这里会判断报文该转发、丢弃、或提交到协议栈上层。

而有时候eth0、eth1也可能会作为报文的源地址或目的地址,直接参与报文的发送与接收(从而绕过网桥)。

相关数据结构:其中最左边的net_device是一个代表网桥的虚拟设备结构,它关联了一个net_bridge结构,这是网桥设备所特有的数据结构。

在net_bridge结构中,port_list成员下挂一个链表,链表中的每一个节点(net_bridge_port结构)关联到一个真实的网口设备的net_device。

网口设备也通过其br_port指针做反向的关联(那么显然,一个网口最多只能同时被绑定到一个网桥)。

net_bridge结构中还维护了一个hash表,是用来处理地址学习的。

当网桥准备转发一个报文时,以报文的目的Mac地址为key,如果可以在hash表中索引到一个net_bridge_fdb_entry结构,通过这个结构能找到一个网口设备的net_device,于是报文就应该从这个网口转发出去;否则,报文将从所有网口转发。

网桥数据包的处理流程:接收过程:对于数据包的处理流程并没有明显的主线,主要就是根据内核代码中网桥部分的源码进行分析。

网口设备接收到的报文最终通过net_receive_skb函数被网络协议栈所接收。

这个函数主要做三件事情:1、如果有抓包程序需要skb,将skb复制给它们;2、处理桥接;3、将skb提交给网络层。

Linux下的多线程机制的分析与实现

Linux下的多线程机制的分析与实现
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Lnx下 的多 线程 机 制 的分 析 与实现 iu
赵 东 ,周 卫 云2 ,赵 作人 3
103 ;. 3022 长春广顺 电子科技有 限公 司 , 长春 吉林 163) 104 102 ; 301 (. 1长春 师范学 院计算机科 学与技 术学 院 , 吉林长春
vi *a :调 用此 函数 可以创建一 个新 的线程 ,新 线程创建 后执行 sl一r te o d ) , ̄ o i 指定 的程序 。其 中参数 ar t a un t t 是 用户希望 创建线 程的属性 ,当为 N L U L时表示 以默认 的属性 创建 线程 。ag 向 sr r te传递 的参数 。 r是 tt o i a un
I tph e d n tra ph e d tr a


ji phed—th a ,vi * *s t ) o n(tr a rd o te d tu :这 个 函数 的作 用 是 等待 一 个 线 程 的结 束 。调用 as dt h(ted~t ted :参数 p r d 表的线 程一 旦终 止 ,立 即释放 调该线 程 占有 的所 ec p r a h a h a) pr te 代 ha
的指 针 。
2 2 线程控 制 函数 .
ph e d tra

sl vi) - e f(o :为了区 分线 程 ,在 线程 创 建 时 系统 为 其分 配 一个 唯一 的 I 号 ,由 p r d d I ) te ha

ce e r at
( )返 回给 调用者 ,也可 以通 过 p r d sl )获取 自己的线 程 I。 te — e ha f( D
究。

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linux socket 内核原理

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 协议栈 udp checksum校验

linux 协议栈 udp checksum校验

linux 协议栈 udp checksum校验在计算机网络通信中,UDP(User Datagram Protocol)是一种无连接的传输层协议。

UDP协议主要用于传输不需要可靠性保证的数据,因为它的优势在于速度快、开销小。

然而,由于UDP协议不提供数据校验的功能,因此在数据传输过程中可能会出现传输错误的情况。

为了解决这个问题,Linux协议栈提供了UDP Checksum校验机制。

一、UDP简介UDP是无连接的,它不提供数据包的可靠递送、流量控制和拥塞控制等功能。

相比之下,TCP(Transmission Control Protocol)则是面向连接的,它提供了可靠性保证,但也带来了更大的开销。

UDP协议适用于那些对实时性要求较高,但对可靠性要求相对较低的应用,比如音频、视频和实时游戏等。

UDP的数据包格式较简单,仅包含源端口号、目的端口号、长度和校验和等字段。

其中,校验和字段用于检测数据包在传输过程中的错误。

二、UDP Checksum校验原理在UDP协议中,校验和字段用于对数据包进行简单的错误检测。

发送端在发送UDP数据包之前,会计算数据包中所有16位字的二进制反码求和。

然后将结果反码取反,得到的结果即为校验和。

接收端在接收到UDP数据包后,同样计算数据包中所有16位字的二进制反码求和,并加上接收到的校验和。

如果求和结果每一位都为1(全1),则说明数据包在传输过程中没有出现错误。

如果求和结果中存在0,则表示数据包出现了错误。

UDP Checksum校验的原理比较简单,只是对数据包进行简单的检错,并不能提供完全可靠性保证。

三、Linux协议栈中的UDP Checksum校验在Linux协议栈中,UDP Checksum的计算和校验是由协议栈内核模块来完成的。

Linux内核提供了一系列用于计算和校验UDP Checksum的函数和接口。

发送端在传输UDP数据包之前,可以调用内核提供的函数计算校验和,并将结果写入数据包的校验和字段。

TCP_IP协议栈在Linux与FreeBSD中的实现分析

TCP_IP协议栈在Linux与FreeBSD中的实现分析

请并将数据复制进一个skb缓冲中。netif_rx函数将数据从 1: The Protocols[M].北京:机械工业出版社,2004.
这个队列中转移至网络核心层队列中,netif_receive_skb
[2]Gary R.Wright & W.Richard Steven.TCP/IP
从这里接收数据,并调用 i p _ r c v 来处理。i p _ r c v 和
图一 TCP 协议栈在 FreeBSD 上的实现 在图一的左边是 TCP/IP 的输出,不管应用程序调用哪个 输出函数,最终都要调用 sosend 来完成输出。sosend 将从 用户空间把数据复制进内核管理的 m_buf 数据结构(m_buf 是 FreeBSD 的 TCP 实现使用的数据缓冲结构)。在 sosend 完 成数据复制后,将调用 TCP 的输出函数 tcp_output,它要做 的事情是分配一个新的 m_buf 来保存 tcp 头,并计算相应的 数据校验码,在下一步的 ip_output 中,同样也要进行数据 校验工作,并进行数据路由选择。最后 ether_output将通过 if_start 来调用具体的硬件驱动程序来完成数据发送。在某 个网卡的驱动中,ex_start 负责将数据从内核的 m_buf 缓冲
[3]Alessandro Rubini,Jonathan Corbet.Linux De- vice Drivers[M].北京:中国电力出版社,2004.
据的同时完成TCP的效验,节省了一次数据的遍历操作,也提
ip_finish_output继续发送。在这里,将检查硬件头部描述
高了效率。
符(这里就是以太网包头)并填充入数据缓冲区,而后调用
(2)从效率上讲,Linux 略占优势,而如果从稳定性上

Linux模块实现机制分析

Linux模块实现机制分析
管理 、 内存管理 、 文件管理 、 设备管理以及 网络通信
模式下运行, 则称之为一体化组织, 图二所示。 见
等几 大模块 。为 了支持构建安全操作系统,现代 C U一般都提供 了至少两种运行模式: P 特权模式与 用户模式。 根据各个管理模块是否放在特权模式下, 操作系统有微内核和一体化 内核两种组织方式。如 果仅把必需的进程通信管理 、中断管理以及内存管 理放在特权模式下运行, 而把设备管理模块、 文件系
推。
新定位。同时在操作系统内核符号表 中加入此 内核
模块 中定义的函数符号及变量,以便 内核 中的其它
子系统能够获得这个刚链人其中的模块的服务。例
如 内核模 块 中 n 原 来 的相 对地 址 为 1 , 由于在 装 5
入地址是 30 故重定位地址应为 3 还有原来在 0, ; 1 5 内核模块 中不知道 f, 时由于装入 内存时知道 B 3这 的内核地址是 5, 2 所以也要做相应设置 , 同时在操
。号 { }
・恭 ・鱿 pI | ● 蛮
作系统全局符号表中增加 内核模块所定义的功能函 数及变量符号。整个插入 内核模块操作系统 内核映
象如 图五 所示 。 2 模 块 技术分 析
Lu i x中超级 用户可 以通过 i m d和 r mo n n o s m d 图三 初始系统 内核映象 类似地, 图四是一个 内核模块映象, 其中除了程 命令显式地将模块载人核心或从核心 中将它卸载 。
_
结构用来将模块动态链接进核心,这是一个重要的 数据结构,主要记录两方面的信息:模块提供的函
数 、 量和 引用信 息 。前者 用于 核心 同模 块 的通 信 , 变
后者记录本模块引用其它模块的情况。两个结构间 通过由 mou 指 向它对应 的 s b l al 指针来 dl e y ot e m _b

linux协议栈

linux协议栈

Init_call_start以及init_call_end
Link script会把特定类型的段放在了特定位 置,vmlinxu_32_lds.S是内核的ld script, 在这个文件中定义了init_call_start以及 init_call_end 当编译内核的时候,它会把所有定义为 __init的函数放在以init_call_start开始, 以init_call_end结束的节中,这样 do_initcalls()就可以挨个调用实现定义好 的函数了 可以通过objdump –t vmlinux | grep install 查看
Link script
连接器有自己的一套语言规范,其目的是描述输入文件中 的section是如何被映射到输出文件中,并控制输出文件的 内存排列。 编译生成用户态执行的程序使用ld -verbose查看默认 script,它是内置在连接器中,ld就是使用这个缺省的 script去输出应用程序 而编译内核的时候,使用的是内核提供的script--arch/xxx/kernel/vmlinux_32.lds.S
IP Stack在Linux中的位置
由IP Stack所处的位置上看,它牵扯到内核中大部分模块,如果对其中没一 部分没有一定的了解的话,那么对IP Stack工作行为理解就会出现一些问题, 这个也是协议栈的难点
网络协议发展介绍
1 网络协议的优胜劣汰----无数的私有协议逐渐的消 失 2 IP协议的出现----被学校和军方发展壮大,形成协 议族TCP/IP 3 TCP/IP协议族----健壮、简单 4 蚕食其他网络市场份额--IPX
挂接ISR
ISR挂接过程: 1 驱动程序要首先正确的初始化 2 调用request_irq() 3 然后调用set_irq(),把申请的中断挂入相应的 中断链 4 handle_IRQ_event()就可以根据irq直接找到 handle

linux 协议栈 udp checksum校验

linux 协议栈 udp checksum校验

linux 协议栈 udp checksum校验UDP是用户数据报协议,是一种无连接的数据传输协议。

在UDP协议中,数据包被分割成数据报,并被添加了一些控制信息后发送。

其中一个控制信息是UDP校验和,用于检测数据包在传输过程中是否发生了错误。

UDP校验和的计算是通过对UDP数据报的各个字节进行求和,并用反码取反的方式来实现的。

校验和的计算过程如下:1.将数据报的每个字节都视作16位的无符号整数,将相邻的两个字节合并成一个16位整数。

2.将以上结果进行求和,直到得到的结果在16位范围内。

3.将求和得到的结果取反,得到校验和。

接收方在接收到UDP数据报后,会对数据进行校验和的计算。

计算过程与发送方类似,只不过在计算过程中包括了接收到的校验和字段。

如果接收方计算得到的校验和结果为0,则说明数据包在传输过程中没有发生错误;否则,说明数据包在传输过程中发生了错误,接收方会丢弃数据包。

UDP校验和的目的是在数据传输过程中检测数据包是否正确地传输到目的地。

由于UDP是无连接的协议,不提供任何可靠性保证。

因此,不同于TCP协议,UDP校验和并不能保证数据包的完整性和顺序,只能保证数据包是否损坏。

如果数据报损坏,接收方将会丢弃该数据报。

需要注意的是,UDP校验和并不能保证数据报的绝对可靠性。

在进行校验和计算时,可能会出现一些问题。

例如,如果在传输过程中数据报被篡改,而校验和字段没有被修改,那么接收方仍然无法正确地检测到数据包的错误。

同时,在一些网络设备上,可能会关闭UDP校验和功能,以提高数据传输的性能。

总结来说,UDP校验和是一种简单但不可靠的机制,用于检测UDP数据包在传输过程中是否发生了错误。

通过对数据报的每个字节进行求和并取反,接收方可以判断数据包是否损坏。

然而,UDP校验和并不能保证数据包的完整性和顺序,也无法检测到一些潜在的问题。

因此,在使用UDP协议时,需要注意数据的可靠性和安全性的问题。

基于uClinux的网络部分启动分析及协议模块化实现

基于uClinux的网络部分启动分析及协议模块化实现
No . 2 0 v 06

;; ==== : :
文章编号 :1 0-9 (0 6 0 -5 20 77 1 2 0 ) 60 2 -4 0 X
基于 u l u Ci x的网络部分启动分析及协议模块化实现 n
任家东 ,梁 哲 ,赵 黎
(. 1燕山大学 信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 060 ; . 604 2天津师范大学 计算机与信息工程学院, 天津 307) 00 1
的主要区别在于两者 的内存管理机制和进程调度
工作, 并且继续调用 ntoktC e sce 里面的 sc— i / . ok i t n
函数 ,该函数是 i t进程用来初始化网络协议栈 n i ( 包括 IX、X 2 和 T PI P .5 C/ P等多种协议)和 网络 接 口设备的, 它主要的功能包括 : 初始化所有地址
维普资讯
第3 O卷 第 6期
20 0 6年 I 1月
= = ===
燕山大学学报
Jun l f asa nv rt o rao Y nh nU ie i sy
====== ==== ============ ===
、0 .3 .6 ,1 O No
u l u 内核中包含I E 、 X、 L E O T Ci x n N TI B U T O H P 和 x 2 等多种 网络协议栈, .5 本文分析 比较常用的 IE N T即u lu 上实现的T PI 网络协议栈的初 Ci x n C/ P
始化 过程 。
完成 Iv 协议栈初始化工作的是在文件 nt P4 e /
基于 u iu Cl x的网络部分启动分析及协议模块化实现 n
_
53 2
tl a e和 ma t l。在网络系统中基于 I b i ae n b P协议的

Linux内核802.11无线网络协议栈的设计与实现

Linux内核802.11无线网络协议栈的设计与实现
wi ls ew r t ki eL n xk re,h jrfnt nly adtecmmu ia o t o ehrwaeadue pc o f uain r esnt oks c t iu en ltema uci ai , o e a nh o o tn h nct nwi b t t ad r srsaec ni rt i h h h n g o
近十几年来 ,Ln x iu …以其开放源代 码的特点伴随着互联 网的飞速发展取得 了前所未有 的成功。 .版 本的 Ln x内核 26 iu
() 6完成 8 21 协议 中加密和解密 的软件实现 。 0 .1 J
2 E E 0 . 协议栈的适用范围 I E 82 1 1
I E 821 作为 Ln x内核标准的无线 网络协议栈 ,可 E E 0 .1 iu 以支持工作在 B S I S S ,B S和 Moi r nt 模式( s r o Mat 模式 ,即无 e
进行很好的支持 。其 中最突出的问题就表现在内核中没有一 个用于处理 I E 0 .1报文 的通用的无线 网络协议栈。为 E E 8 21
了解决 以上 问题 以便为 Ln x下无线网卡驱动程序的开发提 iu
种: 1F l C将所有的功能实现放入硬件 或固件种完成 ; ()ul MA
()ot C 将所有实现放 入到主机 中的驱动程序和 操作系 2S f MA
供方便 , 笔者以及相关人员设计并实现 了名为 IE 8 21 的 E E 0 .1 无线网络协议栈(t :I E 821. . t。 ht /E E 0 .1 f e)经过半年左右时问 p/ sn
的调试 和完善 ,Ln sT ra s iu ovl 最终将其加入到 Ln x261 d iu .. 4

Linux协议栈实现分析完整版

Linux协议栈实现分析完整版

sys_socketcall()
sys_socketcall()
sys_socketcall()
sys_socketcall()
sys_socket()
sys_bind()
sys_listen()
sys_accept()
sock_create()
sockfd_lookup()
sockfd_lookup()
ip_route_connect()
sock_close()
tcp_connect()
sock->ops->release()
tcp_transmit_skb()
tcp_close()、udp_close()
read调用
read() sys_read() sock_readv() sock_readv_writev()
如果定义了NETFILTER,则先进入 IP_FORWARD
Iq
lter
ip_options_compile ip_forward_finish ip_route_input_slow 在缓存中找到
ip_output.c:367
ip
进行路由,并把skb->dst->input函数 指针指向ip_local_deliver或ip_error 或ip_forward或ip Route.c:1658-1675行,在路由时 会先在路由缓存中查找,没找到则 由ip_route_input_slow函数从路 由表中查,并加入到缓存中
sockfd_lookup()
__sock_create()
security_socket_bind()
security_socket_listen()

linux 协议栈

linux 协议栈

linux 协议栈Linux 协议栈。

Linux 操作系统是一种开源的操作系统,其内核具有强大的网络功能,其中包括协议栈。

协议栈是网络通信的基础,它由一系列协议层组成,负责在网络中传输数据。

Linux 协议栈是 Linux 内核中的网络协议栈,它实现了各种网络协议,包括TCP/IP、UDP、ICMP 等,为应用程序提供了网络通信的支持。

Linux 协议栈的结构包括网络接口层、网络层、传输层和应用层。

在网络接口层,Linux 支持各种网络接口类型,包括以太网、Wi-Fi、蓝牙等,它负责管理网络接口的硬件和驱动程序。

网络层实现了 IP 协议,负责数据包在网络中的路由和转发。

传输层实现了 TCP 和 UDP 协议,负责建立端到端的连接和可靠的数据传输。

应用层提供了各种网络应用程序接口,如 HTTP、FTP、SMTP 等,使应用程序能够通过网络进行通信。

Linux 协议栈的设计遵循了开放、灵活、可扩展的原则。

它支持各种网络协议和标准,并且能够适应不同的网络环境和需求。

Linux 内核提供了丰富的网络功能和接口,使开发人员能够方便地开发各种网络应用程序和服务。

同时,Linux 协议栈的源代码是开放的,任何人都可以查看和修改,这使得 Linux 协议栈能够不断地改进和优化。

在实际应用中,Linux 协议栈被广泛应用于各种网络设备和系统中。

它不仅被用于传统的服务器和路由器中,还被应用于嵌入式系统、物联网设备、云计算平台等各种场景。

由于 Linux 协议栈的稳定性、高性能和灵活性,它成为了许多网络设备和系统的首选。

总的来说,Linux 协议栈是 Linux 内核中的网络协议实现,它提供了强大的网络功能和接口,能够满足各种网络应用的需求。

它的开放、灵活、可扩展的设计理念,使得它在各种网络设备和系统中得到了广泛的应用。

随着网络技术的不断发展,Linux 协议栈也在不断地改进和完善,将会继续发挥重要作用,推动网络技术的进步和发展。

Linux实现的ARP缓存老化时间原理解析

Linux实现的ARP缓存老化时间原理解析

Linux实现的ARP缓存老化时间原理解析2012-02-11 22:00 1566人阅读评论(0) 收藏举报一.问题众所周知,ARP是一个链路层的地址解析协议,它以IP地址为键值,查询保有该IP地址主机的MAC地址。

协议的详情就不详述了,你可以看RFC,也可以看教科书。

这里写这么一篇文章,主要是为了做一点记录,同时也为同学们提供一点思路。

具体呢,我遇到过两个问题:1.使用keepalived进行热备份的系统需要一个虚拟的IP地址,然而该虚拟IP地址到底属于哪台机器是根据热备群的主备来决定的,因此主机器在获得该虚拟IP的时候,必须要广播一个免费的arp,起初人们认为这没有必要,理由是不这么做,热备群也工作的很好,然而事实证明,这是必须的;2.ARP缓存表项都有一个老化时间,然而在linux系统中却没有给出具体如何来设置这个老化时间。

那么到底怎么设置这个老化时间呢?二.解答问题前的说明ARP协议的规范只是阐述了地址解析的细节,然而并没有规定协议栈的实现如何去维护ARP缓存。

ARP 缓存需要有一个到期时间,这是必要的,因为ARP缓存并不维护映射的状态,也不进行认证,因此协议本身不能保证这种映射永远都是正确的,它只能保证该映射在得到arp应答之后的一定时间内是有效的。

这也给了ARP欺骗以可乘之机,不过本文不讨论这种欺骗。

像Cisco或者基于VRP的华为设备都有明确的配置来配置arp缓存的到期时间,然而Linux系统中却没有这样的配置,起码可以说没有这样的直接配置。

Linux用户都知道如果需要配置什么系统行为,那么使用sysctl工具配置procfs下的sys接口是一个方法,然而当我们google了好久,终于发现关于ARP的配置处在/proc/sys/net/ipv4/neigh/ethX的时候,我们最终又迷茫于该目录下的N多文件,即使去查询Linux内核的Documents也不能清晰的明了这些文件的具体含义。

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sockfd_lookup()
__sock_create()
security_socket_bind()
security_socket_listen()
sock_alloc()
sock_alloc()
security_ops->socket_bind()
sock->ops->listen()
security_socket_accept()
t
tcp raw_v4_input ip_local_deliver
数据包发往本地 检查ip数据包的内容
Ip_forward
Tcp_output.c:278
如果定义了NETFILTER,则先进入 IP_FORWARD
Iq
ip_options_compile ip_forward_finish ip_route_input_slow 在缓存中找到
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_PRE_ROUTING)
packet_type->func()(ip_rcv、arp_rcv) dev->hard_start_xmit() 驱动层 如驱动中的e1000_xmit_frame() handle_bridge() 桥模式 netif_receive_skb()
填充 sock_queue_rcv_skb() IP 层
tcp_v4_rcv()
udp_rcv()
raw_rcv()
write调用
write()
send调用
recv()
sendto调用
recvfrom() Sock层
sys_write()
sys_send() sys_sendfrom()
sock_writev()
__skb_queue_tail() skb_queue_tail(&sk->sk_receive_queue, skb)
tcp_rcv_established()
sock_queue_rcv_skb()
tcp_v4_do_rcv() ip_queue_xmit() raw_send_hdrinc() ip_route_output_flow() ip_push_pending_frames() tcp_v4_rcv()
inet_sockraw_ops->recvmsg()
sock_common_recvmsg()
sk->sk_prot->recvmsg()
tcp_prot->recvmsg()
udp_prot->recvmsg()
raw_prot->recvmsg()
tcp_recvmsg()
udp_recvmsg()
sys_read()
sys_recv() sys_recvfrom()
sock_readv()
sock_readv_writev()
sock_recvmsg()
INET Sock层
sock->ops->recvmsg()
inet_stream_ops->recvmsg()
inet_dgram_ops->recvmsg()
udp_queue_rcv_skb()
icmp_pointers->handler()
raw_rcv_skb()
udp_rcv()
icmp_rcv()
raw_rcv()
ipprot->handler() NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_LOCAL_OUT) tcp、udp
raw_v4_input() raw ip_local_deliver_finish()
ip_output.c:367
lter
进行路由,并把skb->dst->input函数 指针指向ip_local_deliver或ip_error 或ip_forward或ip Route.c:1658-1675行,在路由时 会先在路由缓存中查找,没找到则 由ip_route_input_slow函数从路 由表中查,并加入到缓存中
__skb_queue_tail
tcp_rcv_established
tcp_v4_do_rcv
将数据包放入队列的尾部 sk->receive_queue 并调用sk->data_ready通知上层数据 到达
在这之间做了tcp checksum校验等
tcp_v4_rcv
ipprot->protocol = TCP
ip_route_connect()
sock_close()
tcp_connect()
sock->ops->release()
tcp_transmit_skb()
tcp_close()、udp_close()
read调用
read()
recv调用
recv()
recvfrom调用
recvfrom() Sock层
dst_output()
ip_forward_finish()
raw_rcv()
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_LOCAL_IN)
skb->dst->output()
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_FORWARD)
ip_call_ra_chain()
ip_defrag()
ip_mc_output() 分p_output()
ip_forward() forward
ip_local_deliver() local_in skb->dst->input()
ip_finish_output()
dst_input()
NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_POST_ROUTING) ip_finish_output2()
raw_recvmsg()
sk->receive_quene NULL sk->sk_backlog_rcv() NOT NULL 读取
skb_recv_datagram()
skb_dequeue() 读取
sk->sk_receive_queue
填充 tcp_v4_do_rcv() tcp_rcv_established()
c:1622行,调用dev->poll(dev, &budget)
Net_rx_action
如果定义 POST_
q.c:90行,产生软中断,通过全局变量 q_vec的函数指针调用net_rx_action
2847行,函数net_dev_init中,将 _action函数指针传给softirq_vec.action, oftirq中通过h->action调用net_rx_action
ip
ip_forward_options
ip_output.c:397
ip_
ip_route_input ip_send ip_rcv_finish
如果定义了NETF LOCAL_OUT
ip
如果定义了NETFILTER,则先进入 PRE_ROUTING
ip_fragment ip_rcv
如果产生了分片 即skb->len > rt->u.dst.pmtu 并将ip_output函数指针做为参数 给ip_fragment
sock_readv_writev()
sock_sendmsg()
INET Sock层
sock->ops->sendmsg()
inet_stream_ops->sendmsg()
Protocol.c:56行开始,初始化全局数组 inet_protos, 在ip_input.c:262行查找到相应的接收函数 (tcp、udp、icmp、igmp)
udp_rcv
ipprot->protocol = UDP
ip_local_deliver_finish
如果定义了NETFILTER,则先进入LOCAL_IN 转发 数据 包
sys_socketcall()
sys_socketcall()
sys_socketcall()
sys_socketcall()
sys_socket()
sys_bind()
sys_listen()
sys_accept()
sock_create()
sockfd_lookup()
sockfd_lookup()
ESTABLISHE D
^-tcp_output.c:1332行,tcp_transmit_skb tcp_output.c:278行,ip_queue_xmit | |如果定义了NETFILTER,先进入LOCAL_OUT | ip_output.c:401行:ip_queue_xmit2 ip_output.c:317行;skb->dst->output(skb); (在route.c的ip_route_*put*函数中进 dst->output函数指针付值=ip_output或 ip_mc_output或ip_rt_bug) case TCP_SYN_RECV(收到ACK)(Server端) 如果ouput tcp_set_state 能会到 tcp_data_snd_check (tcp_input.c:4030) tcp_ack_snd_check (tcp_input.c:4031) LISTEN
Dev.c:1489行,调用ip_rcv函数 在ip_output.c:1001行初始化了 ip_packet_type,使它的成员func指向 ip_rcv函数 Dev.c:1553行,通过__skb_dequeue 函数取得sk_buff,
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