理解网卡与NIC设备驱动：数据包传输与中断处理

"网卡与NIC设备驱动-山东大学网络课程设计课件" 在计算机网络中，网卡（Network Interface Card，NIC）是计算机与局域网（LAN）之间的重要接口设备。它负责在网络中接收和发送数据包。网卡驱动程序则是操作系统与硬件设备之间的桥梁，确保操作系统能够有效地管理和控制网卡进行数据通信。 当数据包到达网卡时，它首先会被存储在网卡的板载内存中。在这里，NIC会对数据包进行一些初步的检查，例如校验循环冗余校验（CRC）以检测数据传输错误，以及检查数据包是否符合以太网规定的最小长度。如果数据包通过了这些检查，NIC会继续处理。 一旦数据包被认为是有效的，NIC会发起一个总线数据传输请求，将数据包从其内部缓冲区传输到主机的内存中。这个过程中，通常会涉及到DMA（直接内存访问）机制，以提高数据传输效率，减少CPU的参与。 在数据包成功传输到主机内存后，网卡会产生一个中断信号，通知CPU有新的数据到达。操作系统接收到中断后，会调用中断处理程序。中断处理程序进一步会调度延迟过程调用（Deferred Procedure Call，DPC）来处理后续的工作。DPC的作用是在非关键的系统上下文中执行，如更新网络协议栈的状态，或者通知上层驱动程序（如TCP/IP协议栈、数据包捕获驱动程序等）数据包已被接收。 在这个过程中，我们还需要了解TCP/IP协议栈的运作。在TCP连接建立过程中，著名的三次握手会发生在主机H和服务器S之间。通过分析IP分组的头部信息，可以判断哪些分组是属于连接建立、数据传输还是关闭连接的阶段。例如，SYN和ACK标志位的设置是识别三次握手的关键。 对于IP分组，其头部包含各种字段，如版本号、总长度、服务类型、标识符、标志和片偏移、生存时间、协议、头部校验和、源和目的IP地址等。通过对这些字段的分析，我们可以理解网络层的数据传输过程，包括路由选择和IP分片等。 在题6-1和题6-2中，我们需要应用传输层（TCP段头）、网络层（IP包头）和数据链路层（如以太网帧头）的知识来解答问题。例如，判断哪些IP分组是主机H发送的，可以通过查看IP分组中的源IP地址；识别TCP连接建立完成，可以观察TCP序列号和确认序列号的变化；计算应用层数据字节数，需要解析TCP负载；而确定IP分组经过的路由器数量，通常需要分析IP分组头部的TTL字段。 网卡与NIC设备驱动在计算机网络中起着至关重要的作用，它们是网络通信的基础。同时，深入理解TCP/IP协议栈和数据链路层的工作原理，对于分析网络数据包、诊断网络问题和进行网络编程都至关重要。