网络包的收发

一、网卡的作用

• 网卡是发送和接收网络包的基本设备。
• 在系统启动时，网卡通过内核中的网卡驱动程序在系统中注册。
• 在网络收发过程中，内核通过中断跟网卡进行交互。

二、网络包的接收流程

• 当一个网络帧到达网卡时，网卡把这个网络包放入收包队列中。
• 然后通过硬中断，运行中断处理程序，为网络帧分配内核数据结构(sk_buff)，并将其拷贝到缓冲区中。
• 再通过软中断，告诉内核收到了新的网络帧。
• 接下来，内核协议栈从缓冲区中取出网络帧，通过网络协议栈，从下到上的逐层处理这个网络帧。
  1、在链路层检查报文的合法性，找出上层的协议类型，然后去掉帧头、帧尾后交给网络层。
  2、网络层取出IP头，判断网络包的下一步走向，是交给上一层还是转发出去。如果这个包是发送个本机，则取出上层协议的类型，去掉ip头，然后交给传输层处理。
  3、传输层取出TCP头或UDP头中的端口号后，根据源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号，找出所对应的socket，并把数据拷贝到socket所对应的接收缓存中。
  4、最后应用程序就可以通过socket接口，读到新接收到的数据了。

三、网络包的发送流程

• 首先，应用程序调用socket API发送网络包数据。
• 这是一个系统调用，所以会陷入内核态的套接字层中。
• 套接字层会把数据放入到socket的发送缓冲区中。
• 网络协议栈从Socket发送缓冲区中，取出数据包，然后从上到下逐层处理。增加TCP头和IP头，执行路由查找下一跳的IP地址，并按照MTU大小进行分片。
• 分片后的网络包，送到网络接口层，进行物理地址寻址，找到下一跳的mac地址，然后添加帧头帧尾，放到发送包队列中。
• 软中断通知驱动程序，发包队列中有有新的网络帧需要发送。
• 驱动程序从发包队列中读取出网络帧，通过网卡发送出去。