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根据百度地图做网站,海淀网站设计,响应式网站报价,成都网站建设天府科蓝将内存中某个地址的数据通过网口发送出去#xff0c;本质是数据从用户态内存→内核态内存→网卡硬件→物理链路的传递过程#xff0c;同时伴随TCP/IP 协议栈的逐层封装和操作系统 / 硬件的资源调度。以下按 ** 软件层#xff08;应用 内核#xff09;→硬件层#xff08;…将内存中某个地址的数据通过网口发送出去本质是数据从用户态内存→内核态内存→网卡硬件→物理链路的传递过程同时伴随TCP/IP 协议栈的逐层封装和操作系统 / 硬件的资源调度。以下按 ** 软件层应用 内核→硬件层网卡 物理层** 的顺序拆解完整流程以 Linux 系统下的 TCP/UDP 发送为例这是最常见的场景。一、应用程序层发起数据发送请求数据准备应用程序将待发送的数据存放在用户态的内存地址中比如char buf[] hello对应的内存地址。调用套接字 API应用程序通过标准的网络套接字SocketAPI如send()/sendto()/write()向内核协议栈发起数据发送请求传入的参数包括套接字描述符标识与目标主机的网络连接数据的内存地址和长度目标地址IP 端口UDP 需显式指定TCP 已通过三次握手建立连接。用户态→内核态切换由于send()是系统调用CPU 会从用户态切换到内核态执行内核协议栈的对应逻辑这一步会有少量开销是用户态与内核态的边界。二、内核协议栈层数据封装与调度核心步骤内核协议栈会对数据进行逐层封装并完成传输层、网络层、链路层的逻辑处理具体分为 6 个步骤1. 套接字缓冲区Socket Buffer处理内核不会直接读取用户态内存的数据而是先将数据从用户态内存拷贝到内核态的套接字缓冲区sk_buff这是一次关键的内存拷贝高性能场景会用sendfile()/mmap()跳过此拷贝若数据长度超过缓冲区阈值会被拆分到多个缓冲区中。2. 传输层封装TCP/UDPUDP 协议无连接在数据前添加UDP 头包含源端口、目的端口、数据长度、UDP 校验和可由硬件卸载。TCP 协议面向连接先检查连接状态是否已完成三次握手若未建立则返回错误为数据添加TCP 头包含源端口、目的端口、序列号、确认号、窗口大小、校验和等执行 TCP 拥塞控制、流量控制如滑动窗口决定数据是否可以立即发送将封装后的 TCP 报文放入发送队列。3. 网络层封装IP协议栈根据目标 IP 地址通过路由表查找下一跳地址确定出网卡为传输层报文添加IP 头包含源 IP、目的 IP、协议类型TCP6UDP17、IP 长度、TTL、IP 校验和可由硬件卸载若封装后的 IP 报文长度超过网卡的 MTU以太网默认 1500 字节则执行IP 分片将大报文拆分为多个 MTU 大小的 IP 包。4. 链路层封装以太网帧根据下一跳 IP 地址通过ARP 协议解析出对应的MAC 地址若 ARP 缓存中无记录会先发送 ARP 请求获取为 IP 报文添加以太网帧头包含目的 MAC、源 MAC、帧类型0x0800IPv40x0806ARP在帧尾部添加CRC 校验码用于链路层错误检测可由硬件生成。5. 内核→网卡驱动的数据传递内核将封装好的以太网帧通过DMA直接内存访问机制从内核缓冲区传递到网卡的硬件缓冲区NIC Buffer注DMA 无需 CPU 参与由网卡控制器直接访问内存大幅提升效率。网卡驱动程序向网卡硬件发送发送指令触发网卡开始处理数据。6. 内核态→用户态切换数据传递完成后内核返回发送结果如发送的字节数CPU 从内核态切换回用户态应用程序继续执行后续逻辑。三、网卡硬件层物理层信号发送网卡包含 MAC 控制器和 PHY 芯片负责将数字帧数据转换成物理层信号并发送分为 3 个步骤MAC 控制器处理网卡硬件读取自身缓冲区中的以太网帧验证 CRC 校验若硬件生成则跳过并按照以太网标准进行帧同步处理添加前导码和帧起始符。PHY 芯片处理MAC 控制器将帧数据传递给 PHY 芯片物理层PHY 芯片将数字比特流转换成物理层信号有线以太网RJ45转换成差分电信号如 1000BASE-T 的 4 对双绞线信号光纤以太网转换成光信号。物理链路发送PHY 芯片通过网线 / 光纤将信号发送到网络中交换机、路由器等最终传递到目标主机。