网络协议栈12：Connect函数分解之IP层

Tcp层把数据从传输层下传到网络层，之后，网络层将对下传的数据进行处理。

 

首先，要对下传的数据进行排列。

经过TCP层的处理，现在的数据已经被放置到skb_buff结构体中的数据空间部分，TP层就要对这个skb_buff进行必要的排列，使得数据有个先来后到的顺序，从而达到公平。对skb_buff的排列，是通过skb_buff对应的sock结构体成员sock->send_tail , sock->send_head 和skb_buff->link3 这三个成员来完成的，大致的排列图示如下：

 

当前sock的所有skb_buff结构体都被按照 图 1 /2 /3 的方式插入到队列中，sock->send_head一直指向队列的首部，IP层下传数据时，都是从send_head获得数据的，sock->send_tail一直指向队列的尾部，TCP层下传skb_buff到IP层时,都被插入到这个队列的尾部的。

 

接下来判断skb_buff中数据的大小，这里的数据是指数据空间的大小，不包含skb_buff部分，如果数据空间的大小大于已经定义好的每帧数据的大小，就需要对数据进行分片处理，比如，用户空间发送一个100MB的电影文件，但是系统定义的每次可以传输的数据大小为576字节，那就要对100MB的数据进行多次分片，每次发送576字节，直到最后的数据小于576字节为止。因为要把分片的数据又重新组合成一个完整的数据，比如要把很多个576字节的数据组成100MB的数据，就需要知道每个分片数据的排列序号，才能按照这个序号重新排列，因此，在IP首部中有一个frag_off成员，用于记录每个分片数据在原来数据中的偏移位置。

 

由于有两种情况，数据会经过IP层的排列而转发给链路层，一种是本地数据刚下传到IP层，另一种是数据发送不成功，需要重发的，针对本地数据，即刚刚下传到IP层的数据，就需要排队，把数据放到队列的尾部，而如果是因为发送不成功，需要重发，就直接从队列的首部获得，因为数据已经在对列里了。

 

当skb_buff到达IP层后，原来所在队列要把这个skb_buff剔除出链表，使得skb_buff->next,skb_buff->prev指针为空，这样才能在链路层中进行传输

 

接下来，由于数据就要经过链路层，准备发送了，根据要求，多播和广播，是需要把数据复制一份发送回本机的，因此，此时，就需要判断发送类型了，如果是多播，或者广播，就需要把数据发送一份回本机，loopback软设备通过新建一个skb_buff，并把原来的skb_buff中的TCP,IP的内容复制，并把设备设置成了loopback_dev，在链路层时，就通过loopback_dev设备，而不是经过网卡，把数据发送了。

 

总之，connect函数在IP层的处理，先根据是本地数据还是重发数据，而决定是否需要把数据进行排列，之后，判断数据是否需要分片，需要分片的数据，先按照规定分片，再进行发送，最后判断是否是多播或者广播，如是，还需要复制一份数据，通过loopback设备进行发送，当然还有防火墙是在IP层上实现的。