Linux鏈路層發(fā)包深度解析 在深入探討Linux鏈路層發(fā)包之前，我們需要先理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的基本架構(gòu)和TCP/IP模型

    國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了開放式系統(tǒng)互聯(lián)通信參考模型（OSI模型），該模型分為七層，包括應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層

    然而，由于OSI模型過于復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中更常用的是TCP/IP模型，它簡(jiǎn)化為四層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)接口層

    Linux系統(tǒng)正是基于TCP/IP模型來(lái)實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的

     一、TCP/IP模型概述 1.應(yīng)用層：提供用戶所需的各種服務(wù)，如HTTP、DNS、FTP等

     2.傳輸層：提供端到端的通信功能，確保數(shù)據(jù)包的順序傳送及數(shù)據(jù)的完整性

    主要協(xié)議有TCP和UDP

     3.網(wǎng)絡(luò)層：解決主機(jī)到主機(jī)的通信問題，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由、轉(zhuǎn)發(fā)和分片

    主要協(xié)議有IP、ICMP等

     4.網(wǎng)絡(luò)接口層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的交換，具體協(xié)議由參與互連的各網(wǎng)絡(luò)自行定義

     二、Linux網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 Linux網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧類似于TCP/IP的四層結(jié)構(gòu)

    數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收都遵循這一結(jié)構(gòu)，從用戶態(tài)的應(yīng)用程序到內(nèi)核態(tài)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，再到硬件網(wǎng)卡，每一層都有其特定的職責(zé)和處理流程

     三、Linux鏈路層發(fā)包流程 在Linux系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的發(fā)送是一個(gè)復(fù)雜但有序的過程，涉及多個(gè)層次和組件的協(xié)同工作

    以下是詳細(xì)的發(fā)送流程： 1.應(yīng)用程序調(diào)用Socket接口 發(fā)送過程始于應(yīng)用程序調(diào)用Socket接口發(fā)送數(shù)據(jù)包的請(qǐng)求

    這是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，會(huì)從用戶態(tài)陷入到內(nèi)核態(tài)的套接字層

     2.數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)核態(tài)sk_buff 套接字層會(huì)申請(qǐng)一個(gè)內(nèi)核態(tài)的sk_buff內(nèi)存，將用戶待發(fā)送的數(shù)據(jù)拷貝到sk_buff內(nèi)存，并將其加入到Socket發(fā)送緩沖區(qū)等待網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的處理

     3.協(xié)議棧逐層處理 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧從Socket發(fā)送緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)包，然后按照TCP/IP協(xié)議棧的分層（傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層），從上到下逐層進(jìn)行處理

     -傳輸層：在傳輸層，會(huì)為數(shù)據(jù)包添加TCP頭（如果使用TCP協(xié)議），同時(shí)拷貝一個(gè)新的sk_buff副本

    這是因?yàn)閟k_buff在到達(dá)網(wǎng)卡發(fā)送完成的時(shí)候會(huì)被釋放掉，而TCP協(xié)議支持重傳，為確保網(wǎng)絡(luò)包可靠傳輸，在收到對(duì)方的ACK之前，這個(gè)sk_buff不能被刪除

     -網(wǎng)絡(luò)層：在網(wǎng)絡(luò)層，主要工作包括選取路由（確認(rèn)下一跳的IP）、填充IP頭、netfilter過濾、對(duì)超過MTU大小的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片

    處理完這些工作后會(huì)交給網(wǎng)絡(luò)接口層處理

     -網(wǎng)絡(luò)接口層：網(wǎng)絡(luò)接口層會(huì)進(jìn)行物理地址尋址，以找到下一跳的MAC地址，填充幀頭和幀尾，將其放到發(fā)送隊(duì)列中

    然后觸發(fā)軟中斷告訴網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序：隊(duì)列中有新的網(wǎng)絡(luò)包需要發(fā)送

     4.驅(qū)動(dòng)程序通過DMA發(fā)送數(shù)據(jù) 驅(qū)動(dòng)程序收到通知會(huì)通過DMA（Direct Memory Access，直接內(nèi)存訪問），從發(fā)送包隊(duì)列中讀出網(wǎng)絡(luò)幀，并通過DMA將數(shù)據(jù)寫入網(wǎng)卡的FIFO（First In First Out，先進(jìn)先出）發(fā)送隊(duì)列

     5.網(wǎng)卡設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包 網(wǎng)卡設(shè)備從FIFO發(fā)送隊(duì)列中取出數(shù)據(jù)包，將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)

    當(dāng)發(fā)送完成的時(shí)候，網(wǎng)卡設(shè)備會(huì)觸發(fā)一個(gè)硬中斷來(lái)釋放內(nèi)存，主要是釋放sk_buff內(nèi)存和清理RingBuffer內(nèi)存

     6.傳輸層釋放sk_buff 最