通信工程tcp(2)期末复习

1、一、数据存储与字节序(1)什么是大端字节序：(2)什么是小端字节序:(3)什么是网络字节序:端模式分为：小端字节序和大端字节序，也就是字节在内存中的顺序。小端字节序：低字节存于内存低地址；高字节存于内存高地址。如一个long型数据0x123456780x0029f4580x780x0029f4590x560x0029f45a0x340x0029f45b0x12在以上数据存放于内存中的表现形式中，0x0029f458 < 0x0029f459 < 0x0029f45a < 0x0029f45b，可以知道内存的地址是由低到高的顺序；而数据的字节也是由低到高的，故以上字节序是小端字

2、节序。大端字节序：高字节存于内存低地址；低字节存于内存高地址。0x0029f4580x120x0029f4590x340x0029f45a0x560x0029f45b0x79在以上数据存放于内存中的表现形式中，0x0029f458 < 0x0029f459 < 0x0029f45a < 0x0029f45b，可以知道内存的地址是由低到高的顺序；而数据的字节却是由高到低的，故以上字节序是大端字节序。网络字节序：就是大端字节序。规定不同系统间通信一律采用网络字节序。在VC中的实验如下：int  temp = 0x12345678;调试中，该变量在内存中的字节数据是78

3、56 34 12，内存中的存放地址是：0x0029f458，0x0029f459，0x0029f45a，0x0029f45b；刚好符合低位存于低地址中，说明VC遵循小端字节序。二、Linux内核通用链表1、 内核通用链表的定义2、 怎样创建链表3、 怎样向链表添加元素4、 怎样从链表删除元素5、 怎样遍历链表6、 list_entry(.)宏的实现原理1、内核通用链表的定义 struct list_head   struct list_head *next, *prev; 2、  新建一个链表实

4、际上Linux只定义了链表节点，并没有专门定义链表头，那么一个链表结构是如何建立起来的呢？让我们来看看LIST_HEAD()这个宏：#define LIST_HEAD_INIT(name)      &(name), &(name) #define LIST_HEAD(name)      struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)其中的name是struct list_head结构的变量的地址，而不是包

5、含struct list_head的数据结构的变量的地址3、 插入删除搬移合并a)插入对链表的插入操作有两种：在表头插入和在表尾插入。Linux为此提供了两个接口：static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)b) 删除static inline void list_del(struct list_

6、head *entry);c) 搬移Linux提供了将原本属于一个链表的节点移动到另一个链表的操作，并根据插入到新链表的位置分为两类：static inline void list_move(struct list_head *list, struct list_head *head);static inline void list_move_tail(struct list_head *list, struct list_head *head);d) 合并除了针对节点的插入、删除操作，Linux链表还提供了整个链表的插入功能：static inline void 

7、;list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head);4、遍历      a) 由链表节点到数据项变量list_entry宏是用来根据list_head指针查找链表所嵌入的结构体的地址，具体实现是依赖宏container_of：#define list_entry(ptr, type, member)    container_of(ptr, type, member)#define container_of(ptr, type

8、, member)      ( const typeof( (type *)0)->member ) *_mptr = (ptr);                                 &#

9、160;                                         (type *)( (char *)_mptr - offsetof(type,member) );)#def

10、ine offsetof(type,  member)    (size_t) &(type *)0)-> member)      container_of有三个参数， ptr是成员变量的指针， type是指结构体的类型， member是成员变量的名字。 container_of 的作用就是在已知某一个成员变量的名字、指针和结构体类型的情况下，计算结构体的指针，也就是计算结构体的起始地址。 计算的方法其实很简单，就是用该成员变量的指针减去它于type结构体起始位置的偏移

11、量。在这个定义中，typeof( (type *)0)->member ) 就是获得 member 的类型， 然后定义了一个临时的常量指针 _mptr， 指向 member 变量。 把 _mptr 转换成 char * 类型， 因为 offsetof 得到的偏移量是以字节为单位。 两者相减得到结构体的起始位置， 再强制转换成 type 类型。     offsetof在这里，TYPE表示一个结构体的类型，MEMBER是结构体中的一个成员变量的名字。offsetof 宏的作用是计算成员变量 MEMBER 相对于结构体起始位置的内存偏移量，以字节（By

12、te）为单位。b) 遍历宏宏list_entry的定义如下： #define list_entry(ptr, type, member)  (type *)(char *)(ptr)-(unsigned long)(&(type *)0)->member) 1) (type *)0) 将0转型为type类型指针，这里就是list_user类型。 2) (type *)0)->member 访问结构

13、中的数据成员member，即list成员。 3) &(type *)0)->member) 取出数据成员member的地址，即list的地址。 4) (unsigned long)(&(type *)0)->member) 将上一步的地址进行类型转换得到一个unsigned long 型的数，也就是member所在结构实例的偏移地址，即得到list成员在list_user宿主中的偏移。 5) (char *)(ptr) 

14、;将宿主中list的地址转换为char *型，便于按字节进行计算。 6) ptr的值减去list在该宿主中的偏移，得到该宿主的首地址的值。 7) 对上一部的结果进行(type *)转型，获得宿主首地址，即list_user节点的地址。内核链表应用举例（可不看）双循环链表是linux内核常用的数据结构，这也是linux链表的一个非常有特色的地方。而涉及到链表的函数有链表的定义、链表头的初始化、链表的插入、链表的遍历、链表的删除和链表的回收。下面通过一个内核模块来说明链表的相关操作。#include <linux/kernel.h&

15、gt;#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/list.h>MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("David Xie");MODULE_DESCRIPTION("List Module");MODULE_ALIAS("List module");/以上为内核模块的的头文件和模式固定的部分 s

16、truct student   char name100;   int num;   struct list_head list;/以上是定义包含有的struct list_head 结构的数据结构 struct student *pstudent;/定义一个结构数组，用来存放数据，注意这里pstudent是数组指针，数组的大小由后面的kmalloc来分配！ struct student *tmp_student;/遍历时临时用来存放指向pstudenti的指针struct list_head stude

17、nt_list;/定义链表头（是一个节点）struct list_head *pos;/指向头结点的一个指针，会在list_for_each中说明 int mylist_init(void)   int i = 0;   INIT_LIST_HEAD(&student_list);/初始化链表头，注意参数是一个指针，用了&符号   pstudent = kmalloc(sizeof(struct student)*5,GFP_KERNEL);/为结构体数组分配空间，共有5个数组成员 

18、60; memset(pstudent,0,sizeof(struct student)*5);/初始化结构体数组   for(i=0;i<5;i+)/建立链表         sprintf(,"Student%d",i+1);/初始化并显示学生姓名      pstudenti.num = i+1; /初始化学生号码      list_a

19、dd( &(pstudenti.list), &student_list);/将pstudenti.list节点插入到student_list链表中，注意这里是从头结点处插入的，最后顺序为   5、4、3、2、1   list_for_each(pos,&student_list)/遍历链表，此函数指明pos是一个指向节点头的指针，前面已经定义了它的类型。遍历函数相当于一个for循环， 内为循环操作，没循环一次pos=&student_list+1！   tmp_student =&

20、#160;list_entry(pos,struct student,list);/list_entry（提取数据结构）指针pos指向结构体struct student中的成员list，返回值为指向list所在的结构体的指针（起始地址）   printk("<0>student %d name: %sn",tmp_student->num,tmp_student->name);/输出此结构体（结构数组其中的一个成员）的数据信息   return 0; void mylist_exit(void)/删除

21、节点    int i ;   for(i=0;i<5;i+)   list_del(&(pstudenti.list) );   kfree(pstudent);/释放分配的内存module_init(mylist_init);/内核模块模式固定的部分module_exit(mylist_exit);/内核模块模式固定的部分三、Linux内核通用哈希链表1、 内核通用哈希链表的定义2、 怎样创建哈希链表3、 怎样向哈希链表添加节点4、 怎样查找哈希链表5、 怎样删除哈希

22、链表节点6、 怎样全部输出哈希链表的所有节点1、内核通用哈希链表的定义 struct hlist_head   struct hlist_node *first;  struct hlist_node   struct hlist_node *next, *pprev;  2、怎样创建哈希链表 创建具有16个元素的哈希链表的方法如下：struct hlist_head user_hash

23、16;  3、怎样给哈希链表添加节点 （1）在指定的哈希链表头h所指向的链表头插入新节点 / n：要添加的新哈希链表节点 / h：在此哈希链表头节点后添加 hlist_add_head(struct hlist_node *n,  struct hlist_head *h);  4、怎样查找哈希链表 （2）根据当前哈希链表节点指针ptr获得哈希链表宿主节点指针 / ptr：struct hlist

24、_node类型的指针 / type：哈希链表节点所在的宿主节点的类型 / member：嵌入宿主的哈希链表节点的变量名 hlist_entry(ptr, type, member);  5、怎样删除哈希链表节点 （3）从链表中删除一个指定节点/ entry：要从链表中删除的节点 hlist_del(struct hlist_head *entry); 6、怎样全部输出哈希链表的所有节点 （4）遍历哈希链表中某个key值所对应的链表

25、60;/ tpos：哈希链表宿主节点指针 / pos：哈希链表节点指针 / head：哈希链表中某key所对应的链表的头指针 / member：嵌在哈希链表宿主节点中的哈希链表节点的变量名 hlist_for_each_entry(tpos, pos, head, member); 四、IP协议首部C语言定义首部各个字段的含义（参考教材P113-114）首都长度：IP首部的长度，一般为20B.版本：IP地址的版本，目前我们使用的都是第4版，所以这种IP也经常称为IPV4.服务

26、类型：服务类型包括一个3bit的优先权字段(现已被忽略)，4bitTOS字段和1位未用位但必须置为0。4位的TOS分别代表最小延迟、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。对于TOS值，不同应用有不同的最佳值。具体值可参考RFC1394文档：/pdfrfc/rfc1349.txt.pdf总长度：数据包的总长度。该字段是IP首部的必要内容，因为链路层需要填充一些数据以达到最小长度。(PS：以太网的最小帧长为46B).标识符：唯一标识主机发送的每一份数据报。标志：分为3个字段，依次为保留位、不分片位和更多片位。 保留位：一般被置为0; 不分片位：表示该数据

27、报是否被分片，如果被置为1，则不能对数据报进行分片，如果要对其进行分片处理，就应将其置为0。 更多片位：除了最后一个分片，其他每个组成数据报的片都要讲该位置为1.片偏移：该分片相对于原始数据报开始处位置的偏移量。生存时间：设置数据报可以经过的最多路由器数，它指定了数据报的生存时间。生存时间由源主机指定，在数据报传输过程中，每经过一个路由器，该值就减1，当该字段的值为0时，数据报就会被丢弃，并发送ICMP报文通知源主机。协议：向IP层传输数据的协议类型，常见协议类型的值：表示1. ICMP协议表示2. IGMP协议3. 表示TCP协议4. 表示UDP协议首部许校验和：校验接收到的IP数据报是否有

28、差错。源IP地址：源主机的IP地址。目的IP地址：目的主机的IP地址。选项：该字段是数据报中的可选字段。这也是前面所说的IP首部长度一般为20B的原因。目前这个选项有如下定义：1)安全和处理限制(用于军事领域)2)记录路径3)时间戳4)宽松的源站选路5)严格的源站选路五、重点要掌握的内容IP报文分段原理及实现IP报文重组原理及实现（教材第9章中重点要理解的函数）append_data()msg_find()msg_frag_intern()msg_frag_queue()struct usermapstruct mfqstruct msg_hdr六、协议分析实例 0x0000

29、0; 00 1B 11 A6 BE 54 00 18-F3 DD 43 69 08 00 45 00 0x0010  00 20 D5 56 00 00 80 01-59 B2 C0 A8 00 8D CA 73 0x0020  80 2B

30、 08 00 1B 39 04 00-14 00 61 62 63 64 协议分析示例 -(1) 该以太帧源MAC地址和目的MAC地址分别是多少？ 源MAC地址00 18 F3 DD 43 69  目的MAC地址00 1B 11 A6 BE 54 -(2)该以太帧的什么字节位置的值表示其承载的是IP报文？ 第13、14

31、字节08 00 表示其是IP报文 -(3)该IP报文的头部有选项内容吗？ 由头部长度ihl为5得知头部长度为最小20字节，所以没有选项内容。 -(4)该IP报文分段了吗，为什么？ 由分段标识frag为000，得知该报文为可以分割的报文且后面没有报文，由片偏移为0 0000 0000 0000，得知这是第一个报文，所以得知这个报文没有被分割。-(5)该IP报文的头部和数据各是多少字节？ 由头部长度ihl为5得知头部长度为5×4=20字节。总长度字段tot_len为0x 00&#

32、160;20 得总长度32字节。数据长度=总长度-(ihl×4)=12。 -(6)该IP报文的检验和按主机字节序表示，应是多少？ 检验和check字段为59 B2，由于主机采用小端字节序，所以主机字节序为B2 59。 -(7)该IP报文的ID是多少？ 由标识号D5 56 得知该报文ID为54614 -(8)该IP报文的服务类型(type of service)是多少？ 由区分服务00 得知 服务类型是00.表示没有服务。七、内容提要in

33、t ip_rcv(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev, struct packet_type *pt)    struct iphdr *iph;   if(skb->pkt_type=PACKET_OTHERHOST)(1)    goto drop; , if(!pskb_may_pul

34、l(skb,sizeof(struct iphdr)(2)   goto inhdr_error; iph = ip_hdr(skb); if(iph->ihl<5|iph->version!=4).(3)   goto inhdr_error; if(!pskb_may_pull(skb,iph->ihl*4)(4)   goto inhdr_error; iph =&#

35、160;ip_hdr(skb); if(unlikely(ip_fast_csum(u8*)iph, iph->ihl)   goto inhdr_error; len = ntohs(iph->tot_hen);.(5) if(skb->len<len).(6)    IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_INTRUNCATEDPKTS);    goto drop; else if(len<(iph->ihl*4)(7)   goto inhdr_error; if(pskb_trim_rcsum(skb,len)(8)   I