今天給大家介紹Linux網絡技術中最核心的部分--TCP/IP協議棧 。

我們先看一下抽象的網絡協議棧模型

再按分層思想看Linux內核協議棧實現框架

1. socket layer

socket對象層次結構

socket系統調用（socket，bind，listen，accept，send，recv等）

BSD socket API

協議棧sock抽象適配層

tcp/udp/icmp/raw/packet/netlink/。。. socket管理

socket選項

2. tcp/udp layer

TCP報文收發(fā)

TCP Socket連接管理

TCP協議狀態(tài)機，定時器處理

TCP滑動窗口，擁塞控制框架

1. IP handle

報文分片和重組

IP協議字段處理，IP選項，Qos，TTL，校驗等處理

報文接收（解封裝）和發(fā)送（IP協議封裝，提供給上層接口）

組播，ICMP協議處理等

2. netlfilter框架

5個HOOK點：

PREROUTING：數據包進入路由表之前

INPUT：通過路由表后目的地為本機

FORWARD：通過路由表后，目的地不為本機

OUTPUT：由本機產生，向外發(fā)送

POSTROUTIONG：發(fā)送到網卡接口之前。

每個HOOK點都會執(zhí)行一些函數，大致分為下面幾個表：

NAT表： 用于實現nat功能，端口映射，地址映射等

mangle表： 用來修改報文，例如更改IP標頭的TOS / DSCP / ECN位

filter表：用來過濾報文

raw表：用來提前標記報文不走一些流程（比如不需要建會話）

conntrack表：連接跟蹤表，跟蹤連接會話，用來實現狀態(tài)防火墻，NAT功能的基礎，可擴展更多功能。

主要功能

無狀態(tài)數據包過濾（IPv4和IPv6）

有狀態(tài)的數據包過濾（IPv4和IPv6）

各種網絡地址和端口轉換，例如NAT / NAPT（IPv4和IPv6）

靈活可擴展的基礎架構

第三方擴展的API

3. 路由系統

FIB（The Forwarding Information Base ）

策略路由 Policies

路由匹配HASH，LC-tries等

主要功能

三層路由轉發(fā)

4. 鄰居系統

ARP協議（IPV4），NDP協議（IPV6）

鄰居表新建，更新，老化機制，狀態(tài)轉化等

API接口

主要功能

獲取mac地址

1. Link layer

FDB（macforwarding database）管理

port，bridge對象管理和報文接收，轉發(fā)

STP，vlan協議相關處理

主要功能

實現二層mac轉發(fā)

鏈路協議

IEEE 802協議族（STP，VLAN，以太網，無線wifi，令牌環(huán)等）

Packt Type

Protocol handler

Packet_type list

主要功能

鏈路層報文協議分發(fā)

Traffic control

qdisc ：通過隊列將數據包緩存起來，用來控制網絡收發(fā)的速度

class ：用來表示控制策略

filter ：用來將數據包劃分到具體的控制策略主要功能

提供的流量限速、整形和策略控制機制（Qos）

2. hardware driver layer

網絡設備管理

RPS，RFS，XPS，GRO，GSO，TSO等優(yōu)化特性

網卡軟中斷收發(fā)，NAPI，DMA

支持各種網卡驅動實現

協議棧文件系統

Proc FileSystem

/proc/net

/proc/sys/net

ipv4

core

Sys FileSystem

/sys/class/net/ethx

主要功能

提供協議棧相關配置查詢和設置

編輯：jq