前言:
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我们先看一下抽象的网络协议栈模型
TCP/IP四层(参考)模型
再按分层思想看Linux内核协议栈实现框架
自顶向下
Socket/ L4 TCP layer
1. socket layer
socket对象层次结构
socket框架
socket系统调用(socket,bind,listen,accept,send,recv等)BSD socket API协议栈sock抽象适配层tcp/udp/icmp/raw/packet/netlink/... socket管理socket选项
2. tcp/udp layer
TCP报文收发TCP Socket连接管理TCP协议状态机,定时器处理TCP滑动窗口,拥塞控制框架
L3 IP layer
1. IP handle
报文分片和重组IP协议字段处理,IP选项,Qos,TTL,校验等处理报文接收(解封装)和发送(IP协议封装,提供给上层接口)组播,ICMP协议处理等
2. netlfilter框架
5个HOOK点:
PREROUTING:数据包进入路由表之前
INPUT:通过路由表后目的地为本机
FORWARD:通过路由表后,目的地不为本机
OUTPUT:由本机产生,向外发送
POSTROUTIONG:发送到网卡接口之前。
每个HOOK点都会执行一些函数,大致分为下面几个表:
NAT表: 用于实现nat功能,端口映射,地址映射等
mangle表: 用来修改报文,例如更改IP标头的TOS / DSCP / ECN位
filter表:用来过滤报文
raw表:用来提前标记报文不走一些流程(比如不需要建会话)
conntrack表:连接跟踪表,跟踪连接会话,用来实现状态防火墙,NAT功能的基础,可扩展更多功能。
核心处理流程
主要功能
无状态数据包过滤(IPv4和IPv6)有状态的数据包过滤(IPv4和IPv6)各种网络地址和端口转换,例如NAT / NAPT(IPv4和IPv6)灵活可扩展的基础架构第三方扩展的API
3. 路由系统
协议栈处理位置
路由子系统架构
FIB(The Forwarding Information Base )策略路由 Policies路由匹配HASH,LC-tries等
主要功能
三层路由转发
4. 邻居系统
ARP协议(IPV4),NDP协议(IPV6)邻居表新建,更新,老化机制,状态转化等API接口
主要功能
获取mac地址
L2 link layer(driver)
1. Link layer
Bridge
FDB(macforwarding database)管理port,bridge对象管理和报文接收,转发STP,vlan协议相关处理
主要功能
实现二层mac转发
链路协议
IEEE 802协议族(STP,VLAN,以太网,无线wifi,令牌环等)
Packt Type
Protocol handlerPacket_type list
主要功能
链路层报文协议分发
Traffic control
qdisc :通过队列将数据包缓存起来,用来控制网络收发的速度class :用来表示控制策略filter :用来将数据包划分到具体的控制策略
主要功能
提供的流量限速、整形和策略控制机制(Qos)
2. hardware driver layer
网络设备管理RPS,RFS,XPS,GRO,GSO,TSO等优化特性网卡软中断收发,NAPI,DMA支持各种网卡驱动实现
协议栈文件系统
Proc FileSystem
/proc/net/proc/sys/net ipv4
core
Sys FileSystem
/sys/class/net/ethx
主要功能
提供协议栈相关配置查询和设置
最后
整体架构图
如果想了解更多细节,请阅读Linux内核源码或者参考下面两本经典著作:
《The Linux Networking Architecture》
《Understanding Linux Network Internals》
内容来自极度重生
标签: #netlinkrecvfrom超时