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。其核心功能是分析抗跌源码公式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u盘扫描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，以及详细的周立功cantest源码笔记，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。git查看源码量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c tcp侦听源码高效和安全。

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：

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       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。