Linux网络协议栈解析：网卡数据结构与TCP/IP交互

本文档是一份详细的Java Web技术学习笔记，主要关注网络编程中的关键概念，如TCP/IP协议栈、套接字（Socket）、Netlink和路由。内容涵盖从OSI七层模型到TCP/IP四层模型的转换，以及在Linux内核中的网络子系统的初始化、网卡数据结构、套接字相关数据结构、网络层数据包处理流程，直至传输层的TCP协议发送和接收数据的机制。此外，还包括TCP的拥塞控制策略，以及一系列实用的网络工具的介绍。 首先，文档介绍了TCP/IP协议栈，它在四层模型中对应于主机到网络层、网络层、传输层，而OSI七层模型则多出表示层、会话层和物理层。在主机到网络层，网卡（NIC）和PHY硬件设备负责数据的传输，内核通过`net_device`结构体抽象出网卡的通用特性，并通过`register_netdev`进行注册。 接着，深入探讨了网卡的数据结构，包括`name`字段用于标识接口名，如eth0、eth1等。文档还简述了网卡注册流程，这是将网络设备引入内核网络子系统的关键步骤。 在套接字部分，讨论了`socket`在内核中的对应结构体`sock`，以及相关的`proto_ops`、`proto`、`sk_buff (SKB)`、`softnet_data`、`packet_type`等数据结构，这些都是处理网络数据包的核心组件。 在网络层数据包接收流程中，讲解了数据如何从主机到网络层过渡，进入网络层后如何被处理。在传输层，特别关注了TCP协议，包括TCP发送数据的过程，最大段大小（MSS）的概念，以及TCP接收数据时的机制。 在TCP拥塞控制章节，重点讨论了CUBIC算法，包括其慢启动门限阈值和拥塞避免阶段的实现，以及快速重传和快速恢复的策略。 最后，下篇内容汇总了各种网络工具，如`ss`、`netstat`、`netstress`、`netperf`、`iperf`、`iptraf`、`TcpDump`和`nicstat`，介绍了这些工具的用途和基本用法，为网络监控和性能分析提供了实用的工具集。 这份笔记全面覆盖了网络编程中的基础概念和技术细节，是理解网络通信机制和进行相关开发的重要参考资料。