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前置说明 本文例子中涉及两个模块hello.ko和world.ko，其中hello导出符号供world使用； insmod 该命令将模块的代码和数据装入内核，然后使用内核的符号表继续模块中任何未解析的符号。insmod不会修改模块的磁盘文件，而仅仅修改内存中的副本。insmod可以接受一些命令行选项 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:56
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典型的模块Makefile如下所示； 1 ifneq ($(KERNELRELEASE),) 2 obj-m := hello.o 3 else 4 KERNELDIR ?=/lib/modules/$(shell uname -r)/build 5 PWD :=$(shell pwd) 6 def 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:48
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注册helper nf_conntrack_ftp_init是连接跟踪ftp模块的初始化函数，可以看到其调用了nf_conntrack_helpers_register来注册helper； 1 static int __init nf_conntrack_ftp_init(void) 2 { 3 i 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:45
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初始化 iptable_mangle_table_init函数通过调用ipt_register_table完成mangle表注册和钩子函数注册的功能；该流程与iptable_filter的函数调用的函数一致，此处不再重复分析，详情请移步<iptable_filter分析>； 1 static int 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:43
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初始化 iptable_nat_table_init函数通过调用ipt_register_table完成NAT表注册和钩子函数注册的功能；该流程与iptable_filter的函数调用的函数一致，此处不再重复分析，详情请移步<iptable_filter分析>； 1 static int __net 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:41
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ipv4_conntrack_defrag ipv4_conntrack_defrag对输入包进行检查，如果是分片包，则调用nf_ct_ipv4_gather_frags函数进行重组； 1 static unsigned int ipv4_conntrack_defrag(void *priv, 2 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:36
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基础参数初始化 nf_conntrack_init_start函数完成连接跟踪基础参数的初始化，包括了hash，slab，扩展项，GC任务等； 1 int nf_conntrack_init_start(void) 2 { 3 int max_factor = 8; 4 int ret = -ENO 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:33
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Netfilter通过连接跟踪来记录和跟踪连接的状态，为状态防火墙和NAT提供基础支持； 钩子点与钩子函数 下图为钩子点和钩子函数的关系图，其中ipv4_conntrack_defrag、ipv4_conntrack_in、ipv4_helper、ipv4_confirm为连接跟踪相关的钩子函数，其 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:30
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概述 本文主要对filter表的初始化流程，以及钩子函数的规则match流程的源码进行分析； 源码分析 所在钩子点： 1 /* 在LOCAL_IN，FORWARD, LOCAL_OUT钩子点工作 */ 2 #define FILTER_VALID_HOOKS ((1 << NF_INET_LOCAL 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:26
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概述 通过钩子点和优先级的代码追溯，得到如下对应关系图，图中横坐标为钩子点，纵坐标为优先级，每个钩子点上的钩子函数按照优先级排布； 详细分析 5个钩子点如下所示，在这个五个钩子点上的钩子函数按照上面的优先级从小到大排列； 1 /* IP Hooks */ 2 /* After promisc dro 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:21
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概述 本文主要分析table，rule，match，target的作用和其数据结构之间的关系，为后面的匹配流程做铺垫，通过本文中代码流程的分析，可以得到如下的关系图： 详细分析 table iptables分为五种： filter:This is the default table (if no - 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:20
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本篇主要从三层协议栈调用函数NF_HOOK说起，不断深入，分析某个钩子点中所有钩子函数的调用流程，但是本文不包含规则介绍和核心的规则匹配流程，后续文章将继续分析； NF_HOOK函数先调用了nf_hook继续执行调用钩子函数处理，处理之后，如果接受，则调用输入的回调函数okfn，继续数据包的下一步处 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:16
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通过注册流程代码的分析，能够明确钩子函数的注册流程，理解存储钩子函数的数据结构，如下图（点击图片可查看原图）； 废话不多说，开始分析； nf_hook_ops是注册的钩子函数的核心结构，字段含义如下所示，一般待注册的钩子函数会组成一个nf_hook_ops数组，在注册过程中调用nf_register 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:14
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概述 在协议栈的三层IPv4(IPv6还没看，不清楚)数据包的处理过程中，可能经过Netfilter的五个钩子点，分别为NF_INET_PRE_ROUTING、NF_INET_LOCAL_IN、NF_INET_FORWARD、NF_INET_LOCAL_OUT、NF_INET_POST_ROUTIN 阅读全文
posted @ 2019-10-28 21:11
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netlink的特点 netlink提供了一种在用户态和内核态之间进行数据传递的方式； (1) 是一种异步的通信机制，传递的数据会放在socket的缓存队列中； (2) 内核可以主动发送数据给用户空间； (3) 能够在内核模块中使用； (4) 支持组播； (5) 使用套接字编程； 测试例程 用户态例 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:50
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概述 arp_process为ARP输入包的核心处理流程； 若输入为ARP请求且查路由成功，则进行如下判断：输入到本地，则进行应答；否则，允许转发，则转发，本文代码不包含转发流程； 若输入为ARP应答或者查路由失败，则更新邻居项； 源码分析 1 static int arp_process(stru 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:48
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概述 arp_rcv是ARP包的入口函数，ARP模块在二层注册了类型为ETH_P_ARP的数据包回调函数arp_rcv，当收到ARP包时，二层进行分发，调用arp_rcv； arp_rcv对ARP输入包的合法性进行检查，然后经过netfilter的ARP_IN钩子点，之后调用arp_process处 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:47
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概述 neigh_hh_output-缓存输出，直接拷贝二层头部，然后输出； neigh_connected_output-快速输出，用于连接状态的输出；需要重新构建二层头部，然后输出； neigh_resolve_output-慢速输出，用于非连接状态的输出；需要对邻居项状态进行检查，然后重新构造 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:45
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概述 arp_solicit用来发送ARP请求，首先会根据ARP_ANNOUNCE参数来选取源地址，然后判断是否达到内核发送次数上限，未达到则调用内核arp_send_dst函数发送，如果达到上限，则继续判断是否达到应用程序请求发送次数上限，未达到则通知应用程序发送ARP请求； 源码分析 1 /* 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:45
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概述 在分配邻居子系统之后，会设置定时器来处理那些需要定时器处理的状态，定时器回调函数为neigh_timer_handler；函数会根据状态机变换规则对状态进行切换，切换状态后，如果需要更新输出函数则更新，并更新定时器下一次超时时间；其中NUD_INCOMPLETE | NUD_PROBE状态需要 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:44
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概述 neigh_update函数用来更新指定的邻居项，更新内容是硬件地址和状态，更新之后，会根据新状态设置其输出函数，CONNECTED状态则使用快速输出，否则使用慢速输出；如果是由原来的无效状态变为现在的有效状态，则需要将数据包缓存队列中的数据包发送出去； 该函数在邻居子系统中被频繁调用；arp 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:42
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概述 邻居项查找是通过neigh_lookup相关函数来进行的； ___neigh_lookup_noref，该函数根据输出设备和主键值(IPv4为下一跳ip地址)在邻居项hash表中查找，找到则返回该项； neigh_lookup，该函数调用了___neigh_lookup_noref函数，并且在 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:41
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概述 IP层输出数据包会根据路由的下一跳查询邻居项，如果不存在则会调用__neigh_create创建邻居项，然后调用邻居项的output函数进行输出； __neigh_create完成邻居项的创建，进行初始化之后，加入到邻居项hash表，然后返回，其中，如果hash表中有与新建邻居项相同的项会复用 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:40
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概述 邻居子系统支持多种实现，例如ARP，ND等，这些实现需要在其初始化的时候，调用neigh_table_init将邻居表项添加到全局邻居子系统数组中，并对实例中的字段（如hash，定时器等）进行相关初始化； 源码分析 分析过程以ARP为例，引出邻居表的初始化，在arp_init初始化中，调用ne 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:39
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概述 ip_fragment函数用于判断是否进行分片，在没有设置DF标记的情况下进入分片，如果设置了DF标记，则继续判断，如果不允许DF分片或者收到的最大分片大于MTU大小，则回复ICMP，释放skb，其余情况仍然需要走分片； ip_do_fragment是详细的分片流程，整个过程分为快速分片和慢速 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:37
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概述 ip层在构造好ip头，检查完分片之后，会调用邻居子系统的输出函数neigh_output进行输出，输出分为有二层头缓存和没有两种情况，有缓存时调用neigh_hh_output进行快速输出，没有缓存时，则调用邻居子系统的输出回调函数进行慢速输出； 源码分析 1 static inline in 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:36
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概述 ip_output-设置输出设备和协议，然后经过POST_ROUTING钩子点，最后调用ip_finish_output； ip_finish_output-对skb进行分片判断，需要分片，则分片后输出，不需要分片则知直接输出； ip_finish_output2-对skb的头部空间进行检查， 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:36
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概述 将要从本地发出的数据包，会在构造了ip头之后，调用ip_local_out函数，该函数设置数据包的总长度和校验和，然后经过netfilter的LOCAL_OUT钩子点进行检查过滤，如果通过，则调用dst_output函数，实际上调用的是ip数据包输出函数ip_output； 源码分析 1 in 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:35
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概述 ip_queue_xmit是ip层提供给tcp层发送回调，大多数tcp发送都会使用这个回调，tcp层使用tcp_transmit_skb封装了tcp头之后，调用该函数，该函数提供了路由查找校验、封装ip头和ip选项的功能，封装完成之后调用ip_local_out发送数据包； ip_build_ 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:34
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概述 tcp_transmit_skb的作用是复制或者拷贝skb，构造skb中的tcp首部，并将调用网络层的发送函数发送skb；在发送前，首先需要克隆或者复制skb，因为在成功发送到网络设备之后，skb会释放，而tcp层不能真正的释放，是需要等到对该数据段的ack才可以释放；然后构造tcp首部和选项 阅读全文
posted @ 2019-10-28 20:33
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概述 tcp_write_xmit函数完成对待发送数据的分段发送，过程中会遍历发送队列，进行窗口检查，需要TSO分段则分段，然后调用tcp_transmit_skb发送数据段； 源码分析 1 static bool tcp_write_xmit(struct sock *sk, unsigned i 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:44
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概述 sendmsg系统调用在tcp层的实现是tcp_sendmsg函数，该函数完成以下任务：从用户空间读取数据，拷贝到内核skb，将skb加入到发送队列的任务，调用发送函数；函数在执行过程中会锁定控制块，避免软中断在tcp层的影响；函数核心流程为，在发送数据时，查看是否能够将数据合并到发送队列中最 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:43
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概述 recvmsg系统调用在tcp层的实现是tcp_recvmsg函数，该函数完成从接收队列中读取数据复制到用户空间的任务；函数在执行过程中会锁定控制块，避免软中断在tcp层的影响；函数会涉及从接收队列receive_queue，预处理队列prequeue和后备队列backlog中读取数据；其中从 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:42
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概述 快速路径：用于处理预期的，理想情况下的数据段，在这种情况下，不会对一些边缘情形进行检测，进而达到快速处理的目的； 慢速路径：用于处理那些非预期的，非理想情况下的数据段，即不满足快速路径的情况下数据段的处理； 首部预测字段格式：首页预测字段，实际上是与TCP首部中的【头部长度+保留字段+标记字段 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:41
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tcp_data_queue作用为数据段的接收处理，其中分为多种情况： (1) 无数据，释放skb，返回； (2) 预期接收的数据段，a. 进行0窗口判断；b. 进程上下文，复制数据到用户空间；c. 不满足b或者b未完整拷贝此skb的数据段，则加入到接收队列；d. 更新下一个期望接收的序号；e. 若 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:39
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tcp_queue_rcv用于将接收到的skb加入到接收队列receive_queue中，首先会调用tcp_try_coalesce进行分段合并到队列中最后一个skb的尝试，若失败则调用__skb_queue_tail添加该skb到队列尾部； 1 static int __must_check tc 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:38
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概述 tcp_rcv_established用于处理已连接状态下的输入，处理过程根据首部预测字段分为快速路径和慢速路径； 1. 在快路中，对是有有数据负荷进行不同处理： (1) 若无数据，则处理输入ack，释放该skb，检查是否有数据发送，有则发送； (2) 若有数据，检查是否当前处理进程上下文，并 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:31
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在未开启tcp_low_latency的情况下，软中断将skb送上来，加入到prequeue中，然后 在未启用tcp_low_latency且有用户进程在读取数据的情况下，skb入队到prequeue，入队之后，若达到队列长度上限或者内存上限，则将队列中的skb出队，调用tcp_v4_do_rcv处 阅读全文
posted @ 2019-10-28 14:25
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tcp_v4_rcv函数为TCP的总入口，数据包从IP层传递上来，进入该函数；其协议操作函数结构如下所示，其中handler即为IP层向TCP传递数据包的回调函数，设置为tcp_v4_rcv； 1 static struct net_protocol tcp_protocol = { 2 .earl 阅读全文
posted @ 2019-10-28 13:44
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概述 以前的TCP请求控制块没有独立的状态，而是依赖于他们的父控制块的状态，也就是TCP_LISTEN状态，现在要把请求控制块加入到全局的ehash中，所以需要一个状态，而TCP_SYN_RECV状态被fast open sokets使用了，所以新加了一个TCP_NEW_SYN_RECV状态； 以下 阅读全文
posted @ 2019-10-28 13:38
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概述 在主动关闭方发送了FIN之后，进入FIN_WAIT_1状态，在此状态收到了ACK，则进入FIN_WAIT_2状态，而FIN_WAIT_2后续要做的工作是等待接收对端发过来的FIN包，并且发送ACK，进而进入到TIME_WAIT状态；本文主要关注从FIN_WAIT_1进入FIN_WAIT_2状态 阅读全文
posted @ 2019-10-28 13:35
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概述 本文对两个LINGER相关的套接字选项进行源码层面的分析，以更明确其各自的作用和区别； man page SO_LINGER，该选项是socket层面的选项，通过struct linger结构来设置信息，如果启用该选项，那么使用close()和shutdown()(注意：虽然manpage这么 阅读全文
posted @ 2019-10-28 13:15
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在调用close系统调用关闭套接字时，如果套接字引用计数已经归零，则需继续向上层调用其close实现，tcp为tcp_close；本文仅介绍tcp部分，前置部分请参考本博关于close系统调用的文章； 1 void tcp_close(struct sock *sk, long timeout) 2 阅读全文
posted @ 2019-10-28 13:11
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概述 shutdown系统调用在tcp层会调用两个函数，对于ESTABLISHED状态需要调用tcp_shutdown关闭连接，对于LISTEN和SYN_SENT状态则需要以非阻塞模式调用tcp_disconnect断开连接；本文除了对这两个函数进行分析以外，还会分析在shutdown关闭了读或者写 阅读全文
posted @ 2019-10-28 13:10
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概述 本文主要对MSS相关的几个字段结合源码流程进行分析； 字段含义 user_mss(tcp_options_received)–用户配置的mss，优先级最高； mss_clamp(tcp_options_received)–对端通告的mss，即为对端能接受的最大mss，对端通告的mss与user 阅读全文
posted @ 2019-10-28 11:39
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假设两台设备双方均发送syn给对端，在发送syn之后状态处于SYN_SENT状态，此时双方均收到对端的发来的syn，则立即进入SYN_RECV状态，并且都向对端回复syn+ack，在收到syn+ack之后，连接从SYN_RECV状态切换到ESTABLISHED状态； 在发送syn进入SYN_SENT 阅读全文
posted @ 2019-10-28 11:33
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假定客户端主动打开，发送syn包到服务器，服务器创建连接请求控制块加入到队列，进入TCP_NEW_SYN_RECV 状态，发送syn+ack给客户端，并启动定时器，等待客户端回复最后一个握手ack； tcp_v4_rcv上来的包，会判断连接状态，当状态为TCP_NEW_SYN_RECV时，期望得到对 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:33
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假定客户端执行主动打开，发送syn包到服务器，服务器执行完该包的第一次握手操作后，调用af_ops->send_synack向客户端发送syn+ack包，该回调实际调用tcp_v4_send_synack函数； 1 int tcp_conn_request(struct request_sock_o 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:27
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假定客户端执行主动打开，服务器执行被动打开，客户端发送syn包到服务器，服务器接收该包，进行建立连接请求的相关处理，即第一次握手；本文主要分析第一次握手中被动打开端的处理流程，主动打开端的处理请查阅本博客内另外的文章； IPv4携带的TCP报文最终会进入到tcp_v4_do_rcv函数，服务器准备接 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:20
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假设客户端执行主动打开，已经经过第一次握手，即发送SYN包到服务器，状态变为SYN_SENT，服务器收到该包后，回复SYN+ACK包，客户端收到该包，进行主动打开端的第二次握手部分；流程中涉及到的函数和细节非常多，本篇只对主流程予以分析； 在ESTABLISHED和TIME_WAIT以外的状态时接收 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:12
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假定客户端执行主动打开，并且已经收到服务器发送的第二次握手包SYN+ACK，在经过一系列处理之后，客户端发送第三次握手包ACK到服务器；其流程比较简单，主要是分配skb，初始化ack包并发送；需要注意的一点是，标记纯ACK包竟然用了skb->truesize=2，好吧； 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:12
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在tcp_ack接收ACK处理函数中，如果确认当前走慢速路径，那么会调用tcp_ack_update_window函数检查窗口是否需要更新并更新之，并且更新未确认数据的位置，即更新窗口左边沿； 1 static int tcp_ack(struct sock *sk, const struct sk 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:09
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滑动窗口的发送窗口示意图如下，其中由对端通告的窗口窗口大小为6，窗口中和窗口外的数据分别表示为：1-3发送并已经被确认的数据段，4-6发送但尚未被确认的数据段，7-9能够发送尚未发送的数据段，10-…位于窗口外不能够被发送的数据； 窗口边沿的移动示意图如下，当接收方确认数据后，这个滑动窗口不时的向右 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:01
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TCP 的那些事儿（上） TCP 的那些事儿（下） 阅读全文
posted @ 2019-10-28 10:00
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时间戳选项发送方在每个报文段中放置一个时间戳值。接收方在确认中返回这个数值，从而允许发送方为每一个收到的ACK计算RTT（我们必须说“每一个收到的ACK”而不是“每一个收到的报文段”，是因为TCP通常用一个ACK来确认多个报文段）。我们提到过目前很多实现为每个窗口值计算一个RTT，对于包含8个报文段 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:59
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窗口扩大选项使TCP的窗口定义从16bit增加到32bit。这并不是通过修改TCP首部来实现的，TCP首部仍然使用16bit，而是通过定义一个选项实现对16bit的扩大操作来完成的。于是TCP在内部将实际的窗口大小维持为32bit的值； 窗口扩大选项的取值范围为0<=shif.cnt<=14；最大值 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:58
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最大报文段长度(MSS)表示TCP传往另一端的最大数据库的长度。当一个连接建立时，连接的双方都要通告各自需要接收的MSS选项(MSS选项只能出现在SYN报文段中)。如果一方不接收来自另一方的MSS值，则MSS就定为默认值536字节(这个默认值允许20字节的IP首部和20字节的TCP首部以适合576字 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:57
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路径MTU 当在同一个网络上的两台主机互相通信时，该网络的MTU是非常重要的。当时如果两台主机之间的通信要通过多个网络，那么每个网络的链路层就可能有不同的MTU。重要的不是两台主机所在网络的MTU，而是两台通信主机路径中的最小MTU，称为路径MTU； 两台主机之间的路径MTU不一定是个常数，它取决于 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:55
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tcp客户端与服务器端建立连接需要经过三次握手过程，本文主要分析客户端主动打开中的第一次握手部分，即客户端发送syn段到服务器端； tcp_v4_connect为发起连接主流程，首先对必要参数进行检查，获取路由信息，改变连接状态成SYN_SENT，再调用inet_hash_connect将控制块加入 阅读全文
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inet_csk_accept函数实现了tcp协议accept操作，其主要完成的功能是，从已经完成三次握手的队列中取控制块，如果没有已经完成的连接，则需要根据阻塞标记来来区分对待，若非阻塞则直接返回，若阻塞则需要在一定时间范围内阻塞等待； 1 /* 2 * This will accept the 阅读全文
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说明 前面从stackoverflow上找了一篇讲这两个选项的文章，文章内容很长，读到最后对Linux中的这两个选项还是有些迷茫，所以重新写一篇文章来做一个总结； 本文只总结TCP单播部分，并且只讨论该选项的bind()系统调用部分，UDP，组播，开启选项之后数据包的调度等不做讨论； man手册中对 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:45
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说明：该文章中部分代码未能完全理解透彻，可能对您造成误解，请慎读； 并建议您先阅读本博另外一篇文章：<Linux TCP套接字选项 之 SO_REUSEADDR && SO_REUSEPORT> 另：该文章将会持续更新改进； TCP的接口绑定通过函数inet_csk_get_port函数执行，其中包 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:40
AlexAlex
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摘要：
C语言中!!的作用是？看例子； 1 #include <stdio.h> 2 3 int main() 4 { 5 int test = 666; 6 7 printf("test=%d !test=%d !!test=%d\n", test, !test, !!test); 8 9 return 阅读全文
posted @ 2019-10-28 09:01
AlexAlex
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摘要：
说明 本文下面内容基本上是截取自stackoverflow，针对这两个选项，在另外一篇文章中做了总结，请移步<Linux TCP套接字选项 之 SO_REUSEADDR && SO_REUSEPORT> 原文部分翻译 基本知识点 TCP/UDP连接是由一个五元组(如下)标识的，不允许存在多个连接具有 阅读全文
posted @ 2019-10-28 08:50
AlexAlex
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