《TCP/IP具体解释卷2：实现》笔记–IP：网际协议

本章介绍IP分组的结构和主要的IP处理过程，包含输入，转发和输出。

下图显示了IP层常见的组织形式。

在之前的文章中。我们看到了网络接口怎样把到达的IP分组放到IP输入队列ipintrq中去，并怎样调用一个软件中断，例如以下图所看到的：

由于硬件中断的优先级比软件中断的要高，所以在发生一次软件中断之前。有的分组可能会被放到队列中。在软件中断中，ipintr

函数不断从ipintrq中移走和处理分组，直到对垒为空。在终于的目的地，IP把分组重装为数据包，并通过函数调用把该数据包直接

传给适当的运输层协议。假设分组没有到达最后的目的地，而且假设主机被配置成一个路由器，则IP把分组传给ip_forward。传输

协议和ip_forward把要输出的分组传给ip_output。由ip_output完毕ip首部，选择输出接口以及在必要时对分组分片。终于的分组

被传给合适的网络接口输出函数。

当产生差错时，IP丢弃该分组，并在某些条件下向分组的源站发出一个差错报文。这些报文是ICMP的一部分。

1.IP分组

我们把传输层协议交给IP的数据称为报文。典型的报文包括一个传输层首部和应用程序数据。下图所看到的的传输协议时UDP。IP在报

文的首部前加上它自己的首部形成一个数据包。假设在选定的网络中。数据报长度太大。IP就把数据包分裂成几个分片，每一个分片

包括它自己的IP首部和一段原来的数据报的数据。

下图显示了IP首部的结构。

下图包括了IP结构中的各成员的名字

标准的IP首部长度是20个字节，所以ip_hl必须大于等于5.大于5表示IP选项紧跟在标准首部后。如ip_hl的最大值为15，同意最多

40各字节的选项。ip_hl是以4字节为单位计算的。

2.输入处理：ipintr函数

当接口把分组放到ipintrq上排队后。通过schednetisr调用一个软中断。当该软中断发生时，假设IP处理过程已经由schednetisr

调度。则内核调用ipintr。在调用ipintr之前。cpu的优先级被改成splnet。

ipintr是一个大函数，主要分4部分讨论：

1.对到达分组验证

2.选项处理及转发

3.分组重装

4.分用

当中选项处理和分用重装比較复杂，会在以后作为单独的章节进行说明。

2.1.验证

2.2.选项处理和转发

接下来调用ip_dooptions来处理IP选项，然后决定分组是否到达它最后的目的地。

假设分组没有到达最后目的地，则Net/3会

尝试转发该分组；假设分组到达最后目的地，就被交付给合适的传输层协议。

1.选项处理

ip_dooptions处理选项，假设ip_dooptions返回0，ipintr将继续处理该分组；否则ip_dooptions通过转发或丢弃分组完毕对该

分组的处理。ipintr能够处理输入队列中的下一个分组。

处理完选项后，ipintr通过把ip首部内的ip_dst与配置的全部本地接口的ip地址比較。以决定分组是否已经到达终于目的地。

ipintr

必须考虑与接口相关的几个广播地址、一个或多个单播地址以及随意多个多播地址。

2.转发

假设ip_dst与全部地址都不匹配，分组还没有达到终于目的地。

假设不准备转发，则丢弃分组,否则。ip_forward尝试把分组路由

到它的终于目的地。

2.3.分组重装和分用

ipintr函数最后进行分组的重组和分组。在后面的章节会具体进行介绍。

最后ipintr调用选定protosw结构中的pr_input函数来处理数据报包括的运输报文，当pr_input返回时，ipintr继续处理ipintrq中的

下一个分组。

3.IP头部检验：in_cksum函数

SHORT checksum(USHORT* buffer, int size){    unsigned long cksum = 0;    while(size>1)    {        cksum += *buffer++;        size -= sizeof(USHORT);    }    if(size)    {        cksum += *(UCHAR*)buffer;    }    cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff);     cksum += (cksum>>16);     return (USHORT)(~cksum);}