linux tcp缓冲区大小如何设置？Linux内核网络协议栈TCPIP分析之三

一 概述

网络层的任务：选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。数据包选取合适的路径进行传输，保证了我们的数据有能力从一台主机抵达另外一台主机。

网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。

其主要任务包括 ：

（1）路由处理，即选择下一跳；

（2）添加 IP header；

（3）计算 IP header checksum，用于检测 IP 报文头部在传播过程中是否出错；

（4）可能的话，进行 IP 分片；

（5）处理完毕，获取下一跳的 MAC 地址，设置链路层报文头，然后转入链路层处理。

1.1 IP协议的功能：

（1）寻址和路由：根据对方的IP地址，寻找最佳路径传输信息；

（2）传递服务：① 不可靠（IP协议只是尽自己最大努力去传输数据包），可靠性由上层协议提供（TCP协议）；② 无连接；（事先不建立会话）；

（3）数据包的分片和重组。

二 IP数据包详解

（1）版本（Version） : 4（表示使用的 IPv4协议），对等层之间要使用同一种IP协议（IPv4协议）。

（2）头部长度（ Header Length） : 首部长度占4 bit ，可表示的最大数值为15个单位（1111），一个单位一个字节，最大为60字节。

（3）服务类型：占8 bit ，（Differentiated Services Field）字段来区分服务，Delay = 1： 延迟小；Throughput = 1：吞吐量大；Reliability = 1： 质量比较高，Cost = 1： 最小代价；同一时刻只有一位是1。

（4）总长度（Total Length）： 占 16 bit，最大2^16 - 1 = 65535 字节，值为首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节（MTU最大传送单元）。

（5）标识符（identification）：占16 bit，它是一个计数器，用来产生数据包的标识；IP 报文的唯一id，分片报文的id 相同，便于进行重组。

（6）标志（flag）:数据包在传输的过程中，标志字段MF（More Fregment），MF = 1表示后面还有分片；MF = 0 表示最后一个分片。标明是否分片。

（7）片偏移：每个数据片不同时传输，标志着某片在原分组中的相对偏移位置，以8字节为偏移单位；注意：发送数据报过大，就要对其数据报分片处理，每一个分片都会含有一个标识（IP地址 标识），到达目的地要对其所有的分片进行重新组装；重点：偏偏移计算过程；首部分大题的内容是一样，因为都属于同一个数据报文！

（8）生存时间（TTL，Time To Live）占用 8bit ，使用“跳数“作为TTL的单位。数据报每经历一个路由器时对应的TTL值就会减 1 ；防止数据报发送在路由器中出现环路，因为数据报在传送的过程中要占用一定的带宽（TTL值为零自动丢弃）。

（9）协议（8bit）字段指出此数据报所携带上层数据使用的TCP协议还是UDP协议，以便对等层接收到数据报交给上层相应的协议（TCP或者UDP协议）进行处理。

（10）首部检验和（Header checksum）：16bit，字段只校验数据报的首部，不包含数据部分；看IP数据包头部是否被破坏、被篡改和丢失等。

（11）IP源地址：占32bit，数据向外发送，发送机器本身的IP地址，也称为逻辑地址；

（12）IP目的地址：占32bit，数据具体要发送目标及其的IP地址。

三IP栈处理过程

（1）module_init():#define module_init(x) __initcall(x);module_init()函数进行模块加载，将inet_init()函数作为Linux 2.4.9内核模块注册；

（２）ip_init():将IP网络协议处理函数ip_rcv()用头插法插入IP协议链表；

（３）ip_rcv()–>ip_route_input()–>ip_route_input_mc()–>ip_route_input_slow():ip_rcv()对IP头部合法性进行严格检查，然后把具体功能交给ip_rcv_finish;ip_rcv_finish()完成路由表的查询，决定报文经过IP层处理后，是继续向上传递，还是进行转发，还是丢弃。ip_rcv_finish()调用ip_route_input()处理从网络上进来的IP包，它的结果主要有两个：即如果是本地包则传给上层协议层，如果不是则选择一个出端口再发送出去。ip_route_input_slow()当路由缓存查找没有命中，且目的地址不是组播地址时，则调用ip_route_input_slow进行路由项的查找;

（4）ip_defrag()：进行碎片重组，返回重组后的skb包，或者返回NULL;从接收到的IP分片报文中，提取偏移地址frag_off和标志位mf。建立碎片处理队列，队列中每个节点（struct ipq）是一个链表，这个链表保存同一个连接的碎片，当碎片都到达之后进行数据包重组，或者在一定时间(缺省30秒)内所有碎片包不能到达而释放掉。该函数接受分片的数据包(sk_buff)，并试图进行组合，当完整的包组合好时，将新的sk_buff返还，否则返回一个空指针。

（5）ip_find():根据IP头信息查找队列节点；提取IP部首中的IP源地址、目标地址、标识和协议作为哈希函数的输入，根据运算结果求出分片在Hash表的位置。