皮皮网

1.一篇文章搞懂Linux内核网络协议栈-bind 函数
2.Linux内核网络栈源代码情景分析内容简介
3.计算机网络基础 — Linux 内核网络协议栈
4.深入浅出LinuxTCP/IP协议栈内容简介
5.深度解析Linux下VLAN功能的议栈源码实现原理
6.Linux网络协议栈-NAT原理介绍(图文详解)

一篇文章搞懂Linux内核网络协议栈-bind 函数

       bind 函数是服务器端用于将本地协议地址赋予套接字的关键步骤。通过调用 bind 函数，分析可以将socket套接字绑定至指定的议栈源码地址。

       在 BSD Socket 层中，分析sock_bind 函数负责通过一个共同的议栈源码入口函数 sys_socket 进行地址绑定。其核心功能是分析idea源码地图将用户缓冲区的地址结构复制至内核缓冲区，并进一步调用下一层的议栈源码bind函数。

       INET Socket 层的分析 inet_bind 函数则实现了本地地址和端口号的绑定。此函数不仅完成了地址绑定，议栈源码还对上层传入的分析地址结构进行了校验，以确保地址可用性。议栈源码为了高效管理端口号，分析inet_bind 函数使用了一个链式哈希表（即 sock_array 数组），议栈源码将各个端口号的分析 sock 结构存储其中。该数组大小受限，议栈源码因此采用链式哈希表结构进行存储。

       bind 函数各层的分工明确，主要功能集中于 inet_bind 函数。此函数明确指出，bind 的主要任务是绑定本地地址，而不涉及对方地址。通常，服务器端会调用 bind 函数，从而完成本地地址信息的绑定（包括 IP 地址和端口号），但对端（客户端）的地址信息则由系统自动指定。

       总结，bind 函数是网络编程中不可或缺的一部分，尤其对于服务器端而言，它负责将套接字与本地地址进行绑定，是实现正确通信的基础。

Linux内核网络栈源代码情景分析内容简介

       《Linux内核网络栈源代码情景分析》这本书对Linux1.2.内核协议栈的全部源代码进行了深入剖析。此版本的源代码集中在一个文件夹中，每种协议对应一个独立文件，便于读者快速理解Linux网络协议的整体结构。

       本书内容分为五个部分，涵盖网络栈架构分析、协议头文件解读、BSDsocket层功能实现解析、INETsocket层细节实现解析、网络层功能解析、链路层实现分析、网络设备驱动程序详解以及系统网络栈初始化流程。每个部分深入浅出地讲解了Linux网络栈的各个层面，为读者提供了一个全面而系统的知识框架。

       对于Linux网络开发人员和内核爱好者而言，《Linux内核网络栈源代码情景分析》是一本极具价值的参考书籍。它不仅帮助读者深入了解Linux内核的网络功能实现细节，还能为实际开发工作提供宝贵的指导和灵感，是mtk 斯凯源码构建高性能网络应用的重要知识宝库。

       在学习过程中，读者不仅可以掌握Linux网络协议的结构和工作原理，还能通过实际代码分析，理解Linux内核如何实现复杂的网络通信功能。这本书的深入解析有助于开发者构建更高效、更可靠的网络系统，是Linux网络开发领域的必备工具书。

       《Linux内核网络栈源代码情景分析》通过详尽的代码解读和深入的架构分析，为读者提供了一条理解Linux网络栈的快速通道。无论是对于深入研究Linux内核网络机制的学术研究者，还是寻求提高实际开发技能的工程师，这本书都是一个不可或缺的资源。

计算机网络基础 — Linux 内核网络协议栈

       本文详解 Linux 内核的网络协议栈工作原理，适用于学习参考。基于版本 1.2. 和 2.6.，理解数据报文的封装与分用至关重要。

       数据包在传输过程中，首先由应用程序通过 TCP 协议发送，经过内核网络协议栈逐层处理，形成 TCP 报文段，再变为 IP 数据报，最终以帧形式通过以太网传输。接收端则通过从底向上解析帧，逐层去掉协议首部，进行分用，确定接收数据的上层协议。

       内核初始化流程从arch/mips/kernel/head.S开始，经过一系列初始化函数，如内存、中断、设备等，最终调用 socket_init() 初始化协议栈，包括设备无关层的dev_init()，确保硬件层与网络协议层的衔接。

       在收包流程中，硬件层接收到数据后，中断服务子程序将数据复制到内核空间，通过netif_rx()传递给协议层处理。例如，TCP 数据包通过tcp_rcv()解析并匹配到正确的sock结构体，将数据包存储到用户空间。

       发包流程涉及套接字创建和数据包发送，用户空间通过系统调用接口与协议无关层交互，最终数据包通过协议栈传递到硬件层发送出去。

深入浅出LinuxTCP/IP协议栈内容简介

       《深入浅出Linux TCP/IP协议栈》是一本实用性书籍，它主要聚焦于Linux 2.6.内核协议栈的源代码分析。作者基于其在操作系统领域的研究和网络协议开发经验，以及详细的原创源码宣传海报笔记，撰写了这本书，目标是帮助读者快速理解Linux内核协议栈的工作原理，为后续的协议栈移植和扩展提供坚实的基础。

       该书首先从内核源码的整体框架和协议栈的初始化过程开始讲解，然后通过详尽的配置和用户使用协议栈的实例，采取易于理解、从上至下的方法，逐步剖析协议栈的代码，并配以注释，使得复杂的技术内容更为直观。此外，书中的内容还包括了通信领域中常见的VLAN技术和LACP协议的介绍，以拓宽读者的知识面。

       总的来说，《深入浅出Linux TCP/IP协议栈》是Linux网络开发人员以及对Linux内核感兴趣的读者的理想读物，无论是对协议栈的深入理解，还是希望提升实际操作技能，都能在阅读中受益匪浅。通过这本书，读者不仅能掌握理论知识，还能在实践中应用所学，提升技能水平。

深度解析Linux下VLAN功能的实现原理

       在Linux网络栈中，VLAN功能的实现是作为下两层网络功能的附加，它涉及到硬件设备的驱动和内核的代码框架。首先，Linux通过struct net_device结构体来创建虚拟网络设备，即使不是物理硬件，也能被网络层识别。驱动框架提供通用的设备操作，如设备锁定和设备相关的发送/接收函数，如dev_open、hard_start_xmit等。

       VLAN的代码实现主要在~/net/core和~/driver/net中，网络层代码清晰，发送和接收流程涉及NF_函数和dev_queue_xmit等。驱动框架中的关键代码集中在dev.c，设备驱动的5个核心函数（如dev_open、hard_start_xmit等）决定了设备功能的可靠性。发送流程中，Linux使用发送队列进行数据处理，设备驱动在hard_start_xmit中将数据发送到硬件，而接收流程则通过中断机制触发，驱动程序在interrupt函数中处理接收到的数据。

       在Linux中，VLAN是通过ioctl操作实现的，通过vconfig命令创建VLAN设备，并依赖于一个宿主设备。次阳公式源码VLAN设备的发送和接收流程涉及设备驱动的发送函数（如vlan_dev_hard_start_xmit）和上层协议栈的处理，数据包在发送时会被打上vlan_tag，接收时则根据vlan_id进行解封装。

       Linux下的VLAN应用广泛，最初用于交换机的端口划分，而在Linux环境中，VLAN设备建立在物理trunk口上，数据包会携带vlan_head以识别所属VLAN。总的来说，Linux的VLAN实现是一种虚拟化技术，虽然可能较为复杂，但提供了灵活的网络隔离和管理。

Linux网络协议栈-NAT原理介绍(图文详解)

       掌握网络协议栈对于编程至关重要，但理解NAT原理是其中关键一步。NAT，即网络地址转换，解决了IPv4下IP地址资源有限的问题。私有IP地址，如..0.1，用于局域网内部，而公有IP地址则全球唯一，用于与互联网通信。NAT机制允许私有IP通过网关转换为公有IP，实现内部网络与外部网络的连接。

       NAT工作原理涉及地址转换、连接跟踪和端口转换。当私有网络的主机与公网通信时，NAT将源IP或目的IP进行转换，确保数据包能够准确送达。例如，当一个私有IP访问互联网时，NAT会将请求包的源地址转换为公网地址，而响应包则将目的地址转换回私有IP，保持通信的透明性。

       NAT有静态、动态和NAPT（网络地址端口转换）三种类型，其中NAPT常用于小型网络，隐藏内部网络的IP地址，并分配不同的端口以处理多个连接。通过NAPT，一个外部IP地址可以同时连接多个内部设备，实现负载均衡和高可靠性服务。

       使用NAT技术，数据包伪装保护了内网安全，端口转发允许内网服务对外提供服务，而透明代理则通过代理服务器管理和过滤网络流量。了解这些原理有助于我们更好地设计和管理网络架构，确保网络通信的箱体附身辅助源码高效和安全。

linux源码解读（三十二）：dpdk原理概述（一）

       Linux源码解析（三十二）：深入理解DPDK原理（一）

       几十年来，随着技术的发展，传统操作系统和网络架构在处理某些业务需求时已显得力不从心。为降低修改底层操作系统的高昂成本，人们开始在应用层寻求解决方案，如协程和QUIC等。然而，一个主要问题在于基于内核的网络数据IO，其繁琐的处理流程引发了效率低下和性能损耗。

       传统网络开发中，数据收发依赖于内核的receive和send函数，经过一系列步骤：网卡接收数据、硬件中断通知、数据复制到内存、内核线程处理、协议栈层层剥开，最终传递给应用层。这种长链式处理方式带来了一系列问题，如上下文切换和协议栈开销。

       为打破这种限制，Linux引入了UIO（用户空间接口设备）机制，允许用户空间直接控制网卡，跳过内核协议栈，从而大大简化了数据处理流程。UIO设备提供文件接口，通过mmap映射内存，允许用户直接操作设备数据，实现绕过内核控制网络I/O的设想。

       DPDK（Data Plane Development Kit）正是利用了UIO的优点，如Huge Page大页技术减少TLB miss，内存池优化内存管理，Ring无锁环设计提高并发性能，以及PMD poll-mode驱动避免中断带来的开销。它采用轮询而非中断处理模式，实现零拷贝、低系统调用、减少上下文切换等优势。

       DPDK还注重内存分配和CPU亲和性，通过NUMA内存优化减少跨节点访问，提高性能，并利用CPU亲和性避免缓存失效，提升执行效率。学习DPDK，可以深入理解高性能网络编程和虚拟化领域的技术，更多资源可通过相关学习群获取。

       深入了解DPDK原理，可以从一系列资源开始，如腾讯云博客、CSDN博客、B站视频和LWN文章，以及Chowdera的DPDK示例和腾讯云的DPDK内存池讲解。

       源：cnblogs.com/thesevenths...

Linux网络编程中网络传输KCP协议原理解析

       在Linux网络编程的世界里，KCP协议犹如一把锐利的匕首，专为追求游戏实时性的开发者精心打造。它放弃了TCP的繁琐友好，以换取更高的数据传输效率，基础架构源于UDP的轻盈。KCP的核心理念是“自私”，它聚焦于每一包数据的传输，而非全局网络状况的考量，这在它的头部字段中可见一斑：连接号、命令字、分片信息、接收窗口大小、时间戳、序列号和确认号等，每一项都精心设计，为高效传输保驾护航。

       KCP的通信流程犹如精密的机器，数据接收与发送的过程井然有序。接收时，数据会被有序地存入rcv_buf，而发送则会对数据进行智能分片，同时运用流量控制和拥塞控制策略，底层操作则依赖于recvfrom()和sendto()这两个功能强大的函数。

       对于初学者，我们推荐从C/C++实现TCP/IP协议栈、腾讯面试题和服务器架构师学习资料等资源开始，逐步掌握KCP的实践应用。理解KCP的关键在于数据接收的管理、发送的策略，以及如何巧妙地运用底层网络函数。

       KCP的确认机制独特而灵活，snd_buf中存储着待发送和未确认的数据包，它结合了una（类似TCP的ack）和单独ack，优先检测una，确保数据的准确传递。其重传策略设计巧妙，如自定义超时时间、快速重传和延迟ack，以及非退让流控，这一切都为了在效率与可靠性之间找到最佳平衡。

       KCP的实现原理深藏奥秘，作为应用层协议，它通过接收窗口管理实现选择性重传，巧妙地处理网络拥塞。源码分析深入浅出，从初始化KCP对象到数据包的发送逻辑，每个细节都体现着稳定通信的匠心独运。

       ikcp_send函数是发送逻辑的主角，它根据数据包的分片计数创建segment，并通过双向链表操作实现发送。在数据分片发送过程中，它会先发送ACK，再根据窗口探测和探测时间进行数据传输，确保每个环节都精确无误。

       队列与缓冲管理是KCP高效运行的关键，特别是nodelay模式下的快速响应。ikcp_flush和ikcp_input函数分别负责更新时间戳和处理接收数据，从ACK到数据包的解析，每一处都体现着KCP的高效性和准确性。

       KCP之所以能在丢包网络环境中大放异彩，得益于其无系统调用接口、无需繁琐的连接建立与断开，以及灵活的参数配置。然而，这背后的学习成本和部分运营商对UDP的限制也不容忽视。

       总结来说，KCP是TCP的精简版，它在实时传输和重传效率上进行了深度优化，尤其适用于对延迟敏感的游戏应用，如《英雄联盟》。尽管有其局限性，但其在特定场景下的表现无疑是令人称赞的。

linux Netfilter在网络层的实现详细分析（iptables）

       Linux netfilter在网络层的实现细节分析主要基于Linux内核版本4..0-。

       我绘制了一张Linux内核协议栈网络层netfilter（iptables）的全景图，其中包含了许多内容，以下将详细讲解。

       INGRESS入口钩子是在Linux内核4.2中引入的。与其他netfilter钩子不同，入口钩子附加到特定的网络接口。可以使用带有ingress钩子的nftables来实施非常早期的过滤策略，甚至在prerouting之前生效。请注意，在这个非常早期的阶段，碎片化的数据报尚未重新组装，例如匹配ip saddr和daddr适用于所有ip数据包，但匹配传输层的头部（如udp dport）仅适用于未分段的数据包或第一个片段，因此入口钩子提供了一种替代tc入口过滤的方法，但仍需tc进行流量整形。

       Netfilter/iptables由table、chain和规则组成。

       iptables的链（chain）

       netfilter在网络层安装了5个钩子，对应5个链，还可以通过编写内核模块来扩展这些链的功能。

       ⑴五个链（chain）及对应钩子

       以下是网络层五条链的位置图：

       ①网络数据包的三种流转路径

       ②源码中网络层的5个hook的定义

       include\uapi\linux etfilter_ipv4.h

       在include\uapi\linux etfilter.h中有对应的hook点定义：

       注：在4.2及以上版本内核中又增加了一个hook点NF_NETDEV_INGRESS：

       为NFPROTO_INET系列添加了NF_INET_INGRESS伪钩子。这是将这个新钩子映射到现有的NFPROTO_NETDEV和NF_NETDEV_INGRESS钩子。该钩子不保证数据包仅是inet，用户必须明确过滤掉非ip流量。这种基础结构使得在nf_tables中支持这个新钩子变得更容易。

       iptables的表

       ⑴五张表（table）

       以下是五张表分布在对应链上的图：

       相关视频推荐

       免费学习地址：Linux C/C++开发（后端/音视频/游戏/嵌入式/高性能网络/存储/基础架构/安全）

       需要C/C++ Linux服务器架构师学习资料加qun 获取（资料包括C/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，ffmpeg等），免费分享

       ⑵源码中IP层的表的定义

       netfilter中的表的定义

       include\linux etfilter\x_tables.h

       网络层各hook点的优先级

       数值越低优先级越高：

       include\uapi\linux etfilter_ipv4.h

       下面我们看下netfilter/iptables的这几张表在内核源码中的定义。

       ①raw表

       源码里RAW_VALID_HOOKS宏可以看出raw表只有NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_LOCAL_OUT链有效。

       ②mangle表

       源码中valid_hooks参数可以看出mangle表对NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_LOCAL_IN、NF_INET_FORWARD、NF_INET_LOCAL_OUT、NF_INET_POST_ROUTING五条链都有效。

       ③nat表

       valid_hooks变量可以看出nat表只有NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_POST_ROUTING、NF_INET_LOCAL_OUT、NF_INET_LOCAL_IN四条链有效。

       ④filter表

       源码中valid_hooks参数可以看出filter表对NF_INET_LOCAL_IN、NF_INET_FORWARD、NF_INET_LOCAL_OUT三条链有效。

       网络层的五张表在内核中对应了五个内核模块：

       3、Netfilter在网络层安装的5个hook点

       下面我们看下网络层的各个hook点安装的位置：

       ⑴、NF_INET_PRE_ROUTING

       它是所有传入数据包到达的第一个hook点，它是在路由子系统中执行查找之前。这个钩子在IPv4的ip_rcv()方法中，在IPv6的ipv6_rcv()方法中。

       ①net\ipv4\ip_input.c

       ②net\ipv4\xfrm4_input.c

       ⑵、NF_INET_LOCAL_IN

       这个钩子在IPv4的ip_local_deliver()方法中，在IPv6的ip6_input()方法中。所有路由到本地主机的数据包都会到达此hook点，它是在首先通过NF_INET_PRE_ROUTING hook点并在路由子系统中执行查找之后进到这里。

       net\ipv4\ip_input.c

       ⑶、NF_INET_FORWARD

       ①net\ipv4\ip_forward.c

       ②net\ipv4\ipmr.c

       ⑷、NF_INET_LOCAL_OUT

       ①net\ipv4\ip_output.c

       ②net\ipv4\raw.c

       ⑸、NF_INET_POST_ROUTING

       net\ipv4\ip_output.c

       以上我们看到xfrm中也有安装相关hook点，这里引用官方资料介绍下什么是xfrm：

       xfrm是IP层的一个框架，用于封装实现IPSec协议。

       简单来说，xfrm就是IP层的一个框架，用于封装实现IPSec协议。

       到此，我们基于源码分析介绍完了Netfilter在网络层的实现。

深度解析Linux内核协议栈探索网络通信的奥秘linux内核协议栈

       近年来，随着互联网的普及和信息技术的不断发展，网络通信的重要性日益凸显。而在网络通信中，协议栈是至关重要的环节。Linux内核协议栈作为Linux操作系统的核心组成部分之一，是实现网络通信的关键组件。本文将详细介绍Linux内核协议栈的结构和工作原理，探索网络通信的奥秘。

       一、Linux内核协议栈的结构

       Linux内核协议栈主要由五个层次组成，分别是应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

       （1）应用层

       应用层是网络通信的最上层。在Linux内核中，应用层由一系列协议组成，例如HTTP协议、FTP协议、SMTP协议等。这些协议负责处理应用程序与网络的交互过程，将应用程序发送的数据转化为可传输的网络数据包。

       （2）传输层

       传输层是应用层下的一个子层。在Linux内核中，传输层主要由TCP协议和UDP协议组成。它们负责将应用程序转化的数据传输到网络层。

       （3）网络层

       网络层是传输层下的一个子层。在Linux内核中，网络层由IP协议、ICMP协议和IGMP协议组成。网络层负责将传输层传输的数据包进行路由和寻址，保证数据包传输到达目的地址。

       （4）数据链路层

       数据链路层是网络层下的一个子层。在Linux内核中，数据链路层由以太网协议、ARP协议和RARP协议组成。数据链路层负责将网络层传输的数据包进行分段和组装，以及实现局域网内计算机之间的通信。

       （5）物理层

       物理层是整个协议栈中最底层的一层。物理层负责将数字信号转化为模拟信号，通过物理媒介（例如光缆或者电缆）进行传输。

       二、Linux内核协议栈的工作原理

       Linux内核协议栈中各个层次之间的数据传输是通过TCP/IP协议进行的。当应用程序需要发送数据时，会将数据打包成数据包，然后通过传输层的TCP或UDP协议进行传输。传输层将数据包进行封装并加入TCP或UDP头部信息后，将数据包传输到网络层。在网络层，数据包的IP地址和端口号信息被加入IP头部，同时添加了用于检验数据完整性的校验和。然后，数据包被传输到数据链路层进行分段和组装，最终通过物理层传输到接收方计算机。

       需要注意的是，Linux内核协议栈中的每个层次都需要进行协议处理和数据加工，这个过程需要消耗大量的系统资源。因此，在进行网络通信时，需要科学地配置协议栈，保证数据的快速传输。

       三、深入学习Linux内核协议栈的方法

       如果想要深入学习Linux内核协议栈，你需要掌握以下知识点：

       （1）Linux内核协议栈的结构和工作原理；

       （2）TCP/IP协议的基本原理和应用场景；

       （3）Linux操作系统的基本知识和网络编程技能。

       此外，还可以通过阅读相关的书籍和博客，以及参与开源社区中的Linux内核开发实践来深入学习。

       参考文献：

       1. Linux内核源代码解析.卷2:进程，内存和文件系统；

       2. TCP/IP详解。

       文章讲了怎样深入学习Linux内核协议栈，以及Linux内核协议栈的结构和工作原理，探索网络通信的奥秘。