《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记–IP:网际协议

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记–IP:网际协议

大家好,又见面了,我是全栈君。

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。

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记--IP:网际协议

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:

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记--IP:网际协议

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。

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记--IP:网际协议

下图显示了IP首部的结构。

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记--IP:网际协议

下图包括了IP结构中的各成员的名字

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记--IP:网际协议

《TCP/IP具体解释卷2:实现》笔记--IP:网际协议

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

把分组从ipintrq中取出,验证他们的内容。损坏和有差错的分组被自己主动丢弃。
IP版本号:
假设网络接口没有指派IP地址,则必须丢掉全部的IP分组。
在ipintr訪问不论什么IP首部字段之前,它必须证实ip_v是4.
IP首部检验和:
ipintr把由in_cksum计算出来的检验和保存首部的ip_sum字段中。

一个未被破坏的首部应该具有0检验和。假设为非0,则该

分组被自己主动丢弃。

以下的章节详细介绍in_cksum。

3.字节顺序
NTOHS宏将IP首部中的全部16bit的值从网络字节序转换成主机字节序:分组长度(ip_len)、数据报标识符(ip_id)和分片
偏移(ip_off)。
4.分组长度
假设分组的逻辑长度(ip_len)比存储在mbuf中的数据量(m_pkthdr.len)大。而且有些字节被丢失了。就必须丢弃该分组,
假设mbuf比分组大,则去掉多余的字节。

丢失字节的一个常见原因是由于数据到达某个没有或仅仅有非常少缓存的串口设备,设备丢弃到达的字节。

多余字节可能产生,如在某个以太网设备上,当一个IP分组的大小比以太网要求的最小长度还要小时。发送该帧是加上的多余
字节就在这里被丢弃。

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

IP首部校验和的计算方法:
  1.把校验和字段清零。

  2.然后对每16位(2字节)进行二进制反码求和,反码求和的意思是先对每16位求和,再将得到的和转为反码。
  接下来具体描写叙述反码求和的步骤:看以下的代码
  基本算法:

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);}

  參数buffer是指向16位整数的指针,刚開始指向的是IP首部的起始地址,參数size是IP首部的大小。while循环是将IP首部的内容
以16位为单元加在一起。假设没有整除(即size还有余下的不足16位的部分)。则加上余下的部分,此时的cksum就是相加后的结
果。这个结果往往超出了16位。由于校验和是16位的,所以要将高16位和计算得到的cksum再加工。
  再加工第一步:cksum = (cksum>>16) + (cksum&0xffff); sum>>16是将高16位移位到低16位,sum&0xffff是取出低16位,相加得到新的cksum。
  再加工第二步:cksum += (cksum>>16); 第一步相加时非常可能会产生进位,因此要再次把进位移到低16位进行相加。  
  这样就加工好了,接下来就是取反。并强制转换为16位,这样就得到了终于的校验和。

  校验和计算出来了,接下来就是该怎样校验:
  接收方进行校验时,也是对每16位进行二进制反码求和。

接收方计算校验和时的首部与发送方计算校验和时的首部相比。多了一

个发送方计算出来的校验和。

因此,假设首部在传输过程中没有发生差错。那么接收方计算的结果应该为全一。由于接收方计算除

校验和以外的部分得到值是校验和的反码。再加多出来的校验和当然是全一了。

  最后对上述过程举个样例:
  IP头:
  45 00    00 31
  89 F5    00 00
  6E 06    00 00(校验字段)
  DE B7   45 5D       ->    222.183.69.93
  C0 A8   00 DC     ->    192.168.0.220
  计算:  
  4500 + 0031 +89F5 + 0000 + 6e06+ 0000 + DEB7 + 455D + C0A8 + 00DC =3 22C4
  0003 + 22C4 = 22C7
  ~22C7 = DD38      ->即为应填充的校验和
  当接受到IP数据包时,要检查IP头是否正确,则对IP头进行检验,方法同上:
  计算:
  4500 + 0031 +89F5 + 0000 + 6E06+ DD38 + DEB7 + 455D + C0A8 + 00DC =3 FFFC
  0003 + FFFC = FFFF
  得到的结果是全一。正确。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-用户IM,转载请注明出处:https://javaforall.cn/115327.html原文链接:https://javaforall.cn

【正版授权,激活自己账号】: Jetbrains全家桶Ide使用,1年售后保障,每天仅需1毛

【官方授权 正版激活】: 官方授权 正版激活 支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...

(0)


相关推荐

  • 忘记 mysql 数据库连接密码(解决方案)「建议收藏」

    由于CSDN的目录只在固定地方显示,并不是很方便阅读,又占空间,所以本文章已同步更新到个人博客上,在个人博客上的文章,有滑动侧边目录栏,阅读体验更加,而且文章的样式也更为丰富,推荐各位同学前往我的个人博客读阅。个人博客地址:http://zwd596257180.gitee.io/blog/2019/04/16/mysql_change_password/…

  • C语言中按位取反_数组按位取反

    C语言中按位取反_数组按位取反与运算:&两者都为1为1,否则为01&1=1, 1&0=0, 0&1=0, 0&0=0或运算:|两者都为0为0,否则为11|1=1, 1|0=1, 0|1=1,0|0=0非运算:~1取0,0取1~1=0,~0=1~(10001)=01110异或运算两者相等为0,不等为11^1=0,

  • java中map根据value找key_Java Map和Map<String, Object>类型,map通过value找key

    java中map根据value找key_Java Map和Map<String, Object>类型,map通过value找keyMap是Map的一个泛型形式,俩个之间实际上是一个东西,但是用法却有点不一样1、Map:里面存放的是键值对集合,键值对的类型可以是任意封装类型实例Mapmap=newHashMap();//以下的俩种使用方式都是对的map.put(“a”,1);map.put(11,”abc”);2、Map:中只能存放指定类型的key和指定类型的value如下Map中只能存放String类型的键,Object…

  • 数据库服务器修改地址,数据库服务器修改地址

    数据库服务器修改地址,数据库服务器修改地址

    2021年11月28日
  • Ink笔记_ink correction

    Ink笔记_ink correction最近想要复刻一下稚晖君的小卡片,因此来学习一下。1.ST25DV作为NFC的PHY通过I2C总线和STM32通信,主要作用有两个:能量采集以及NFC通信。注意,ST25DV只是负责和手机进行NFC通信,而不负责IC卡的读写功能,因为ST25DV只支持ISO15693的RFID协议,而我们常用的IC卡(M1卡)是ISO14443协议的,所以并不能直接使用这颗芯片进行IC卡模拟。2.IC卡的模拟功能这一版中实现得比较简单,就是直接集成了多颗UID芯片(很便宜,1~2元一片),然后和ST25DV共用N

    2022年10月30日
  • TextField的高宽autosize[通俗易懂]

    TextField的高宽autosize[通俗易懂]vart_name:TextField=newTextField;trace(t_name.height);trace(t_name.width);这样打印出来的高度都是100PX,是系统默认的。如果不设置可能会让父容器宽高变大,遮挡住别的窗口的鼠标事件。可以简单地使用tf.autoSize=TextFieldAutoSize.LEFT;来解决这样宽高就会根据文本内容大小来…

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。

关注全栈程序员社区公众号