端口號回顧

? ? ? ? 端口號的作用類似pid，用來標識進程的唯一性。只是為了與系統解耦，所以有了端口號。

通過ip來確定唯一主機，再通過端口號找到指定的進程。就可以讓全網內唯一的兩個進程通信了。

????????所以一個完整的報文至少要攜帶ip和端口號，ip是在網絡層協議來維護的本章不做講解，而端口號是在傳輸層協議中維護的，傳輸層協議常用的兩種：UDP協議和TCP協議，本章將要講解的是UDP協議，TCP協議在下一期進行講解。

端口號：2字節（16個比特位）其中：

• 0 - 1023: 知名端口號, HTTP, FTP, SSH 等這些廣為使用的應用層協議, 它們的端口號都是固定的。
• 1024 - 65535: 操作系統動態分配的端口號. 客戶端程序的端口號, 就是由操作系統從這個范圍分配的

認識知名端口號
有些服務器是非常常用的, 為了使用方便, 人們約定一些常用的服務器）, 都是用以下這些
固定的端口號:

• ssh 服務器, 使用 22 端口
• ftp 服務器, 使用 21 端口
• telnet 服務器, 使用 23 端口
• http 服務器, 使用 80 端口
• https 服務器, 使用 443 端口

執行下面的命令, 可以看到知名端口號：

?cat /etc/services

思考：

1. 一個進程是否可以 bind 多個端口號?
2. 一個端口號是否可以被多個進程 bind?

? ? ? ? 答1：一個進程是可以綁定多個端口號的，當一個進程提供多個不同服務時，就可以通過綁定多個端口來優化。只要一個端口能確定唯一進程就行。

? ? ? ? 答2：不能。要保證一個端口確定唯一進程。

UDP協議端格式

• 16位源端口和16位目的端口用來確定兩個唯一進程，這沒啥說的。
• 16位UDP長度：數據字段的大小不是固定的，所以該字段來表示整個數據報(UDP 首部+UDP 數據)的長度。
• 16位UDP檢驗和：不保證可靠性，校驗和是唯一確定數據是否有效的機制。因為在數據傳輸過程中物理干擾、路由錯誤等可能導致數據損壞。

UDP協議特點

• 無連接: 知道對端的 IP 和端口號就直接進行傳輸, 不需要建立連接。
• 不可靠：報文發出去任務就完成了，報文是否丟失不關心。注意這不是缺點，是特點！
• 面向數據報：發10次，收10次。而TCP協議是面向字節流的，類似自來水。
• 緩沖區：UDP沒有發送緩沖區，直接發（TCP有發送緩沖區是為了方便重傳）。有接收緩沖區，出于效率考量，忙的時候，可以緩一緩。緩沖區滿了就把報文丟棄。為全雙工。

內核源碼

UDP協議格式其實就是一個結構體，源碼如下：

struct udphdr {unsigned short	src_port;unsigned short	dst_port;unsigned short	len;unsigned short	chksum;
};

????????在把數據交付給傳輸層時，數據在應用層必做序列化和反序列化。當然可直接用結構體變量代替，但非常不推薦（結構體存在內存對齊有內存浪費，與其他語言不兼容，需要考慮字節序問題等等）。

? ? ? ? 注：即使通信雙方操作系統完全不同，但網絡內核部分一定相同（所以能夠通信）。操作系統內核都是使用c語言實現。

????????在OS內部一定會同時存在大量的報文，而這些報文可分布在各個協議層，OS必須管理這些報文。如果管理？先描述，再組織。如何描述：內核源碼中結構體 struct sk_buff，如下：

struct sk_buff 
{struct sk_buff	* next;			/* Next buffer in list 				*/struct sk_buff	* prev;			/* Previous buffer in list 			*/struct sk_buff_head * list;		/* List we are on				*/
#if CONFIG_SKB_CHECKint		magic_debug_cookie;
#endifstruct sk_buff	*link3;			/* Link for IP protocol level buffer chains 	*/struct sock	*sk;			/* Socket we are owned by 			*/unsigned long	when;			/* used to compute rtt's			*/struct timeval	stamp;			/* Time we arrived				*/struct device	*dev;			/* Device we arrived on/are leaving by		*/union {struct tcphdr	*th;struct ethhdr	*eth;struct iphdr	*iph;struct udphdr	*uh;unsigned char	*raw;/* for passing file handles in a unix domain socket */void *filp;} h;union {	/* As yet incomplete physical layer views */unsigned char 	*raw;struct ethhdr	*ethernet;} mac;struct iphdr	*ip_hdr;		/* For IPPROTO_RAW 				*/unsigned long 	len;			/* Length of actual data			*/unsigned long	csum;			/* Checksum 					*/__u32		saddr;			/* IP source address				*/__u32		daddr;			/* IP target address				*/__u32		raddr;			/* IP next hop address				*/__u32		seq;			/* TCP sequence number				*/__u32		end_seq;		/* seq [+ fin] [+ syn] + datalen		*/__u32		ack_seq;		/* TCP ack sequence number			*/unsigned char	proto_priv[16];	        /* Protocol private data			*/volatile char 	acked,			/* Are we acked ?				*/used,			/* Are we in use ?				*/free,			/* How to free this buffer			*/arp;			/* Has IP/ARP resolution finished		*/unsigned char	tries,			/* Times tried					*/lock,			/* Are we locked ?				*/localroute,		/* Local routing asserted for this frame	*/pkt_type,		/* Packet class					*/pkt_bridged,		/* Tracker for bridging 			*/ip_summed;		/* Driver fed us an IP checksum			*/
#define PACKET_HOST		0		/* To us					*/
#define PACKET_BROADCAST	1		/* To all					*/
#define PACKET_MULTICAST	2		/* To group					*/
#define PACKET_OTHERHOST	3		/* To someone else 				*/unsigned short	users;			/* User count - see datagram.c,tcp.c 		*/unsigned short	protocol;		/* Packet protocol from driver. 		*/unsigned short	truesize;		/* Buffer size 					*/atomic_t	count;			/* reference count				*/struct sk_buff	*data_skb;		/* Link to the actual data skb			*/unsigned char	*head;			/* Head of buffer 				*/unsigned char	*data;			/* Data head pointer				*/unsigned char	*tail;			/* Tail pointer					*/unsigned char 	*end;			/* End pointer					*/void 		(*destructor)(struct sk_buff *);	/* Destruct function		*/__u16		redirport;		/* Redirect port				*/
};

封包和解包的本質理解

在以上源碼中我們主要關注兩個部分：

該字段說明報文用了鏈表結構來維護，對報文進行操作的本質就是鏈表的增刪改查。

怎么體現不同協議層報文呢？如下字段：

[head，end]：緩沖區大小。

[data，tail]：報文。封裝和解包本質：移動data指針在緩沖區的位置，加減對應層協議長度。

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