Linux 網(wǎng)絡體系結構-Linux內核中網(wǎng)絡協(xié)議的設計與實現(xiàn)

第一篇  Linux內核
第1章  推動因素    2
1.1  Linux操作系統(tǒng)    3
1.2  什么是Linux    4
1.3  使用Linux的理由    4
第2章  內核結構    7
2.1  整體式體系結構和微內核    8
2.2  Linux內核中的活動    9
2.2.1  進程和系統(tǒng)調用    10
2.2.2  硬件中斷    11
2.2.3  軟件中斷    12
2.2.4  任務蕾    12
2.2.5  下半?yún)^(qū)    13
2.3  加鎖——原子運算    14
2.3.1  位運算    15
2.3.2  環(huán)形鎖    16
2.3.3  讀寫環(huán)形鎖    17
2.3.4  信號量    18
2.4  內核模塊    18
2.4.1  內核模塊的管理    19
2.4.2  模塊功能的注冊和注銷    21
2.4.3  在加載模塊時傳遞參數(shù)    21
2.4.4  內核符號表和模塊    22
2.5  設備驅動程序    23
2.6  內核中的存儲管理    26
2.6.1  精選的存儲管理函數(shù)    26
2.6.2  緩存    27
2.7  Linux內核中的定時    28
2.7.1  標準定時器    29
2.7.2  使用APIC作為高解析頻率定時器    30
2.8  proc文件系統(tǒng)    33
2.9  版本化    36
第二篇  網(wǎng)絡實現(xiàn)的體系結構
第3章  通信系統(tǒng)的體系結構    38
3.1  基于層的通信模型    38
3.1.1  ISO/OSI參考模型    39
3.1.2  TCP/IP參考模型    40
3.2  服務和協(xié)議    41
第4章  管理內核中的網(wǎng)絡報文    44
4.1  套接字緩存    44
4.1.1  套接字緩存上的操作    48
4.1.2  其他函數(shù)    53
4.2  套接字緩存隊列    53
第5章  網(wǎng)絡設備    57
5.1  net_device接口    58
5.2  管理網(wǎng)絡設備    66
5.2.1  網(wǎng)絡設備的注冊與注銷    67
5.2.2  網(wǎng)絡設備的開啟與關閉    69
5.2.3  創(chuàng)建和尋找網(wǎng)絡設備    70
5.2.4  為狀態(tài)改變而設計的通知鏈    72
5.2.5  在網(wǎng)絡設備上進行傳輸    73
5.3  網(wǎng)絡設備    73
5.3.1  初始化網(wǎng)絡適配器    74
5.3.2  打開和關閉網(wǎng)絡適配器    79
5.3.3  傳輸數(shù)據(jù)    81
5.3.4  包傳輸過程中的問題    87
5.3.5  運行時配置    88
5.3.6  適配器相關的ioctl()命令    89
5.3.7  網(wǎng)絡設備的統(tǒng)計信息    90
5.3.8  適配器層次的多播支持    91
第三篇  第I + II層——介質訪問和邏輯鏈路層
第6章  數(shù)據(jù)鏈路層簡介    94
6.1  數(shù)據(jù)鏈路層的結構    94
6.2  數(shù)據(jù)鏈路層上的進程    96
6.2.1  數(shù)據(jù)包的接收    98
6.2.2  數(shù)據(jù)包的傳輸    100
6.3  第3層協(xié)議的管理    103
第7章  串行線路Internet協(xié)議（SLIP）    107
7.1  簡介    107
7.2  Linux內核中的SLIP實現(xiàn)    109
7.2.1  TTY設備和線路規(guī)范    109
7.2.2  一般過程    111
7.2.3  函數(shù)和數(shù)據(jù)結構    112
7.2.4  驅動器的初始化及連接的建立    115
7.2.5  網(wǎng)絡設備的激活及撤銷    116
7.2.6  拆除連接及取消驅動器的初始化    116
7.2.7  IP數(shù)據(jù)包的傳輸    116
7.2.8  IP數(shù)據(jù)包的接收    117
第8章  點對點協(xié)議（PPP）    118
8.1  簡介    118
8.1.1  子協(xié)議    118
8.1.2  Linux實現(xiàn)的組成部分    119
8.2  Linux中的PPP配置    120
8.2.1  內核選項    120
8.2.2  pppd-PPP守護程序    121
8.2.3  Dial on Demand    122
8.2.4  自動回叫    122
8.3  Linux內核中的PPP實現(xiàn)    122
8.3.1  通用PPP驅動程序的功能和數(shù)據(jù)結構    122
8.3.2  異步PPP驅動程序的函數(shù)和數(shù)據(jù)結構    125
8.3.3  初始化    127
8.3.4  發(fā)送IP包    127
8.3.5  檢測幀邊界    127
8.3.6  接收IP包    128
8.4  實現(xiàn)PPP守護程序    129
8.4.1  管理子協(xié)議    129
8.4.2  狀態(tài)    130
第9章  以太網(wǎng)上的PPP技術    132
9.1  簡介    132
9.2  RFC 2516中的PPPOE規(guī)范    132
9.3  用戶空間中的實現(xiàn)    133
9.4  Liniux內核中的實現(xiàn)    134
9.4.1  內核的變化    134
9.4.2  ppp守護程序的任務    136
9.4.3  配置    137
第10章  異步傳輸模式——ATM    138
10.1  簡介    138
10.2  在linux中實現(xiàn)ATM    138
10.2.1  永久性虛擬通道    139
10.2.2  有信號虛擬通道    142
10.2.3  ATM設備驅動程序    144
10.2.4  進一步的ATM支持    145
10.3  配置    146
第11章  Linux中的藍牙    147
11.1  主機控制器接口（HCI）    148
11.1.1  指令封包    149
11.1.2  事件封包    149
11.1.3  數(shù)據(jù)封包    150
11.1.4  訪問主機控制器接口    151
11.2  L2CAP    151
11.2.1  連接建立階段    152
11.2.2  配置階段    153
11.2.3  數(shù)據(jù)傳輸階段    153
11.3  其他協(xié)議    154
第12章  透明橋    155
12.1  介紹    155
12.2  基本概念    155
12.2.1  透明橋的屬性    156
12.2.2  轉發(fā)函數(shù)    157
12.2.3  學習功能    158
12.2.4  生成樹協(xié)議    158
12.3  在Linux下配置橋    163
12.3.1  配置內核和網(wǎng)絡適配器    163
12.3.2  用brctl工具配置Linux橋    163
12.3.3  檢查橋功能    164
12.3.4  配置實例    164
12.4  實現(xiàn)    166
12.4.1  橋實現(xiàn)的體系結構    166
12.4.2  生成和連接重要的數(shù)據(jù)結構    167
12.4.3  包在內核中的路徑    168
12.4.4  學習新MAC地址    170
12.4.5  實現(xiàn)生成樹協(xié)議    171
第四篇  網(wǎng)絡層
第13章  推動因素    182
Internet協(xié)議族    182
第14章  IPv4    185
14.1  IP的屬性    185
14.1.1  在路由器之間路由IP包    185
14.1.2  IP包頭    186
14.1.3  IP數(shù)據(jù)包的生存期    188
14.1.4  Internet上的尋址    188
14.1.5  IP地址和IP地址分類    188
14.2  IP的實現(xiàn)    190
14.2.1  傳入IP包的路徑    192
14.2.2  傳輸層的包    195
14.2.3  包的分片    196
14.2.4  IP實體的數(shù)據(jù)    200
14.2.5  一些IP輔助函數(shù)    203
14.3  IP的選項    204
14.3.1  標準IP包選項    205
14.3.2  配置    208
14.3.3  Linux內核中的ip_options類    210
14.3.4  IP層中的IP選項    212
14.4  Internet控制消息協(xié)議（ICMP）    214
14.4.1  ICMP的功能原理    214
14.4.2  ICMP的配置    219
14.4.3  Linux內核中的ICMP    219
第15章  地址解析協(xié)議（ARP）    223
15.1  運用地址解析協(xié)議    223
15.1.1  ARP協(xié)議數(shù)據(jù)單元的結構    224
15.1.2  接收一個ARP報文并應答    225
15.2  ARP命令    226
15.3  實現(xiàn)Linux內核中的ARP實例    227
15.3.1  管理ARP緩存中可達的計算機    227
15.3.2  地址解析協(xié)議（ARP）的運作方式    232
第16章  IP路由    240
16.1  序言    240
16.1.1  網(wǎng)絡和路由器    240
16.1.2  轉發(fā)和路由    241
16.1.3  IP地址    242
16.1.4  轉發(fā)步驟    244
16.1.5  路由緩存    245
16.1.6  基于規(guī)則的路由    246
16.2  配置    247
16.2.1  內核的配置    247
16.2.2  proc文件系統(tǒng)中的文件    249
16.2.3  系統(tǒng)層級的配置    250
16.3  實現(xiàn)    254
16.3.1  路由規(guī)則    254
16.3.2  路由表    258
16.3.3  路由緩存    264
16.3.4  轉發(fā)進程    268
第17章  用于組通信的IP多播    272
17.1  組通信    272
17.1.1  單播    272
17.1.2  廣播    273
17.1.3  多播    273
17.2  IP多播    274
17.2.1  用作多播組的地址    275
17.2.2  Linux中的IP多播配置    276
17.2.3  多播編程    277
17.3  Internet組管理協(xié)議（IGMP）    279
17.3.1  IGMP包的格式與傳送    280
17.3.2  不同的版本    280
17.3.3  IGMP協(xié)議的運作    281
17.3.4  IGMP的實現(xiàn)    283
17.4  Linux內核中的多播數(shù)據(jù)路徑    285
17.4.1  MAC層上的多播支持    285
17.4.2  IP中的多播數(shù)據(jù)路徑    287
17.5  當今Internet上的多播    293
17.5.1  多播骨干網(wǎng)（MBone）    294
17.5.2  通過mrouted守護進程訪問MBone    294
17.5.3  DVMRP路由算法    300
17.6  多播傳輸協(xié)議    302
第18章  用流量控制支持服務質量（QoS）    303
18.1  引言    303
18.2  Linux中的流量控制的基本結構    303
18.3  外發(fā)方向上的流量控制    304
18.4  內核結構和接口    306
18.4.1  句柄    306
18.4.2  排隊規(guī)則    306
18.4.3  類    309
18.4.4  過濾器    311
18.5  入口限制    313
18.6  實現(xiàn)一個排隊規(guī)則    313
18.7  配置    316
18.7.1  RT網(wǎng)絡連接接口    316
18.7.2  用戶接口    316
第19章  包篩選器與防火墻    317
19.1  介紹    317
19.1.1  防火墻的工作原理    317
19.1.2  協(xié)議相關特性：TCP、FTP以及其他協(xié)議    318
19.1.3  篩選器實現(xiàn)的質量標準    319
19.1.4  防火墻工作原理的局限性    319
19.2  2.2版本Linux的ipchains體系結構    320
19.2.1  ipchains規(guī)則語法    321
19.2.2  ipchains體系結構的缺陷    322
19.3  2.4版本Linux的Netfilter體系結構    323
19.3.1  Linux內核中的Netfilter鉤子    323
19.3.2  注冊和注銷包篩選函數(shù)    325
19.3.3  iptables與ipchains的比較    327
19.3.4  iptables命令行工具    327
19.3.5  netfilter標準模塊    328
第20章  連接跟蹤    331
20.1  簡介    331
20.2  實現(xiàn)    331
20.2.1  基本結構    331
20.2.2  連接記錄    332
20.2.3  傳輸協(xié)議    334
20.2.4  Helper模塊    334
20.2.5  全局變量    334
20.2.6  函數(shù)    335
第21章  網(wǎng)絡地址轉換（NAT）    340
21.1  簡介    340
21.1.1  重要術語    340
21.1.2  透明地址分配    340
21.1.3  透明路由    341
21.1.4  正確處理ICMP包    341
21.1.5  NAT與2.2版本Linux中的地址偽裝有何不同    341
21.1.6  NAT的變化形式    342
21.1.7  相關問題    343
21.2  在Linux中配置NAT    343
21.3  實現(xiàn)NAT模塊    345
21.3.1  重要的數(shù)據(jù)結構    345
21.3.2  初始化NAT模塊和卸載NAT模塊    348
21.3.3  NAT模塊如何處理經(jīng)過的IP包    348
21.3.4  初始化地址綁定過程    349
21.3.5  實際的地址轉換    350
21.4  NAT模塊的擴展接口    351
21.4.1  傳輸協(xié)議    351
21.4.2  Helper模塊    352
第22章  擴展Linux網(wǎng)絡體系結構功能--KIDS    354
22.1  管理動態(tài)可擴展的各項功能    354
22.2  KIDS構造系統(tǒng)的結構    355
22.2.1  基本QoS組件    355
22.2.2  鉤子    357
22.3  用KIDS實例擴展Liunx網(wǎng)絡體系結構    358
22.3.1  組件及其實例    358
22.3.2  注冊和管理組件    362
22.3.3  管理組件實例    363
22.3.4  實現(xiàn)鉤子    364
22.3.5  組件的工作方式    364
22.3.6  配置各KIDS組件    366
第23章  Ipv6--Internet協(xié)議第6版    368
23.1  介紹    368
23.2  IPv6的各項特性    368
23.2.1  地址分配    368
23.2.2  IPv6包報頭    370
23.2.3  包報頭擴展    371
23.3  IPv6實現(xiàn)    374
23.3.1  傳入包    374
23.3.2  轉發(fā)包    375
23.3.3  本地投遞包    375
23.3.4  傳輸層包    376
第五篇  第四層--傳輸層
第24章  傳輸控制協(xié)議（TCP）    378
24.1  概述    378
24.1.1  對TCP的要求    378
24.1.2  TCP數(shù)據(jù)包的格式    379
24.2  TCP協(xié)議實例的實現(xiàn)    380
24.2.1  輸入TCP段的處理    380
24.2.2  TCP段的發(fā)送    387
24.2.3  TCP實例的數(shù)據(jù)結構    390
24.3  連接管理    395
24.3.1  TCP狀態(tài)機    396
24.3.2   建立連接    397
24.3.3  連接的拆卸    399
24.4  數(shù)據(jù)交換的協(xié)議機制    404
24.4.1  流控制    404
24.4.2  擁塞的檢測、回避和處理    415
24.4.3  擁塞回避    421
24.5  TCP中的計時器管理    423
24.5.1  數(shù)據(jù)結構    423
24.5.2  函數(shù)    424
24.5.3  配置    426
第25章  用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）    428
25.1  簡介    428
25.2  數(shù)據(jù)結構    429
25.2.1  傳遞有效負荷    429
25.2.2  UDP數(shù)據(jù)報    430
25.2.3  UDP至網(wǎng)絡體系結構的集成    431
25.3  UDP數(shù)據(jù)報的收發(fā)    433
第26章  套接字的概念    436
26.1  簡介    436
26.2  BSD套接字    437
26.3  特定于協(xié)議的套接字    440
26.3.1  PF_INET套接字    440
26.3.2  PF_PACKET套接字    441
26.3.3  PF_NETLINK套接字    442
第六篇  第五層——應用層
第27章  涉及套接字的網(wǎng)絡編程    446
27.1  簡介    446
27.1.1  套接字的地址    446
27.1.2  一些套接字操作    447
27.2  套接字API函數(shù)    448
27.2.1  用于連接管理的函數(shù)    448
27.2.2  用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮瘮?shù)    453
27.2.3  字節(jié)排序方法    454
27.2.4  用于處理Internet地址的函數(shù)    455
27.3  示例    456
第七篇  附錄
附錄A  LXR源代碼瀏覽器    458
A.1  功能    458
A.2  安裝    461
附錄B  Linux內核中的調試    463
B.1  記錄Linux內核輸出    463
B.1.1  使用 printk() 創(chuàng)建日志輸出    463
B.1.2  syslogd 守護進程    464
B.1.3  使用 console_print() 進行直接輸出    466
B.2  在內核中創(chuàng)建字符串    467
B.3  /PROC目錄中的相關信息    469
B.4  用調試器調試Linux內核    473
附錄C  用于網(wǎng)絡操作的工具和命令    476
C.1  使用ifconfig以管理網(wǎng)絡設備    476
C.2  使用ping以測試可抵達性    478
C.3  使用netstat以查看網(wǎng)絡狀態(tài)    479
C.4  使用route以處理路由信息    481
C.5  使用tcpdump以進行網(wǎng)絡分析    482
C.6  使用traceroute以跟蹤包    485
C.7  其他工具    487