互联网协议控制块-PCB详解与UDP/TCP的关系

"协议控制块-现代微分几何与Mathematica的应用" 在计算机网络中，协议控制块（Protocol Control Block, PCB）是一个重要的概念，它用于存储和管理网络协议层所需的各种信息。在TCP/IP协议栈中，PCB主要用于UDPI（User Datagram Protocol）和TCP（Transmission Control Protocol）的插座（socket）操作。根据标题和描述，本章主要讨论的是协议控制块在网络协议中的应用，特别是与UDP和TCP相关的PCB。 TCP/IP协议族中，Internet PCB（Internet Protocol Control Block）是一个通用的数据结构，用于存储UDP和TCP端点共享的信息，如外部和本地IP地址、端口号、IP头部原型和IP选项等。TCP控制块则包含更具体连接状态的信息，比如两个方向的序列号、窗口大小、重传计数等，这些都是TCP为了维护面向连接的服务所必需的。 在Net/3系统中，当创建一个socket或者通过accept函数建立连接时，会生成file结构和socket结构。socket结构的类型依据协议的不同而变化，UDP是SOCK_DGRAM，TCP是SOCK_STREAM。接着，协议层会被调用，对于UDP，会创建一个i npcb结构（Internet PCB）并与socket结构关联；对于TCP，除了创建i npcb，还会创建tcpcb结构（TCP控制块），并用指针连接这两个结构。 在图22-1中，展示了PCB与其他数据结构的关系。一个关键点是，UDP的i np_pcb成员为空，因为UDP不需要维护自己的控制块。而TCP的i np_ppcb和t_inpcb成员则链接到i npcb上，形成一个双向链表，方便管理所有Internet PCB。此外，i npcb结构中还有i np_faddr到i np_lport等成员，这些字段用于标识端点的IP地址和端口号。 TCP和UDP通过i np_next和i np_prev指针维护所有Internet PCB的链表。全局的i npcb结构（如udb和tcb）用于管理这些链表，其中包含下一个和前一个指针，以及本地端口号的分配。原始IP（raw IP）虽然也使用PCB，但不使用端口号，并且仅使用两个函数：in_pcballoc分配PCB，in_pcbdetach释放PCB。原始IP的详细讨论将在第32章中进行。 协议控制块是TCP/IP协议栈中不可或缺的部分，它为UDP和TCP提供必要的信息存储空间，使得网络通信得以高效和可靠地进行。在实现和理解网络协议时，了解和掌握PCB的工作原理和使用方法至关重要。