『壹』 Linux網路 - 數據包在內核中接收和發送的過程（轉）
本文將介紹在Linux系統中， 數據包是如何一步一步從網卡傳到進程手中的 以及 數據包是如何一步一步從應用程序到網卡並最終發送出去的 。
如果英文沒有問題，強烈建議閱讀後面參考里的文章，裡面介紹的更詳細。
本文只討論乙太網的物理網卡，不涉及虛擬設備，並且以一個UDP包的接收過程作為示例.
網卡需要有驅動才能工作，驅動是載入到內核中的模塊，負責銜接網卡和內核的網路模塊，驅動在載入的時候將自己注冊進網路模塊，當相應的網卡收到數據包時，網路模塊會調用相應的驅動程序處理數據。
下圖展示了數據包（packet）如何進入內存，並被內核的網路模塊開始處理：
軟中斷會觸發內核網路模塊中的軟中斷處理函數，後續流程如下
由於是UDP包，所以第一步會進入IP層，然後一級一級的函數往下調：
應用層一般有兩種方式接收數據，一種是recvfrom函數阻塞在那裡等著數據來，這種情況下當socket收到通知後，recvfrom就會被喚醒，然後讀取接收隊列的數據；另一種是通過epoll或者select監聽相應的socket，當收到通知後，再調用recvfrom函數去讀取接收隊列的數據。兩種情況都能正常的接收到相應的數據包。
了解數據包的接收流程有助於幫助我們搞清楚我們可以在哪些地方監控和修改數據包，哪些情況下數據包可能被丟棄，為我們處理網路問題提供了一些參考，同時了解netfilter中相應鉤子的位置，對於了解iptables的用法有一定的幫助，同時也會幫助我們後續更好的理解Linux下的網路虛擬設備。
ndo_start_xmit會綁定到具體網卡驅動的相應函數，到這步之後，就歸網卡驅動管了，不同的網卡驅動有不同的處理方式，這里不做詳細介紹，其大概流程如下：
在網卡驅動發送數據包過程中，會有一些地方需要和netdevice子系統打交道，比如網卡的隊列滿了，需要告訴上層不要再發了，等隊列有空閑的時候，再通知上層接著發數據。
『貳』 路由器對數據包的處理流程
一、Routing Process
當一個數據包進入路由器：
1、拆去二層幀頭；
2、進入緩沖區；
3、查看目標地址（匹配路由表）；
4、重新封裝二層幀頭；
5、轉發。
二、Switching Process:
1、Check framing and buffer packet;
查看二層幀，進行CRC校驗，層三的數據和頭部進入緩沖區（buffer）；
2、Check routing table;
查路由表，從buffer中拿出目標IP和路由表進行匹配（與運算）；
3、Re-Encapsulation layer 2 header;
重新封裝二層幀頭；
註： （1）二層幀頭包括源MAC地址和目標MAC地址。
（2）此時的二層幀頭的源MAC已經變為路由器出介面的地址。
4、Forwarding from one local interface;
轉發（從一個本地介面封裝）；
『叄』 數據包是如何在網路中傳輸的
我們電腦上的數據，是如何「走」到遠端的另一台電腦的呢？這是個最基礎的問題，可能很多人回答不上來，盡管我們每天都在使用網路。這里我們以一個最簡單的「ping」命令，來解釋一個數據包「旅程」。
假設：我的電腦A，向遠在外地的朋友電腦B傳輸數據，最簡單的就是「ping」一下，看看這個傢伙的那一端網路通不通。A與B之間只有一台路由器。（路由器可能放在學校，社區或者電信機房，無所謂，基本原理是一樣的）
具體過程如下------
1．「ping」命令所產生的數據包，我們歸類為ICMP協議。說白了就是向目的地發送一個數據包，然後等待回應，如果回應正常則目的地的網路就是通的。當我們輸入了「ping」命令之後，我們的機器（電腦A）就生成了一個包含ICMP協議域的數據包，姑且稱之為「小德」吧~~~~
2．「小德」已經將ICMP協議打包到數據段里了，可是還不能發送，因為一個數據要想向外面傳送，還得經過「有關部門」的批准------IP協議。IP要將你的「寫信人地址」和「收信人地址」寫到數據段上面，即：將數據的源IP地址和目的IP地址分別打包在「小德」的頭部和尾部，這樣一來，大家才知道你的數據是要送到哪裡。
3．准備工作還沒有完。接下來還有部門要審核------ARP。ARP屬於數據鏈路層協議，主要負責把IP地址對應到硬體地址。直接說吧，都怪交換機太「傻」，不能根據IP地址直接找到相應的計算機，只能根據硬體地址來找。於是，交換機就經常保留一張IP地址與硬體地址的對應表以便其查找目的地。而ARP就是用來生成這張表的。比如：當「小德」被送到ARP手裡之後，ARP就要在表裡面查找，看看「小德」的IP地址與交換機的哪個埠對應，然後轉發過去。如果沒找到，則發一個廣播給所有其他的交換機埠，問這是誰的IP地址，如果有人回答，就轉發給它。
4．經過一番折騰，「小德」終於要走出這個倒霉的區域網了。可在此之前，它們還沒忘給「小德」屁股後面蓋個「戳」，說是什麼CRC校驗值，怕「小德」在旅行途中缺胳膊少腿，還得麻煩它們重新發送。。。。。我靠~~~~註：很多人弄不清FCS和CRC。所謂的CRC是一種校驗方法，用來確保數據在傳輸過程中不會丟包，損壞等等，FCS是數據包（准確的說是frame）里的一個區域，用來存放CRC的計算結果的。到了目的地之後，目的計算機要檢查FCS里的CRC值，如果與原來的相同，則說明數據在途中沒有損壞。
5．在走出去之前，那些傢伙最後折磨了一次「小德」------把小德身上眾多的0和1，弄成了什麼「高電壓」「低電壓」，在雙絞線上傳送了出去。暈~~出趟門就這么麻煩嗎？
6．坐著雙絞線旅遊，爽！可當看到很多人坐著同軸電纜，還有坐光纖的時候，小德又感覺不是那麼爽了。就在這時，來到了旅途的中轉站------路由器。這地方可是高級場所，人家直接查看IP地址！剩下的一概不管，交給下面的人去做。夠牛吧？路由器的內部也有一張表，叫做路由表，裡面標識著哪一個網路的IP對應著路由器的哪一個埠。這個表也不是天生就有的，而是靠路由器之間互相「學習」之後生成的，當然也可以由管理員手工設定。這個「學習」的過程是依靠路由協議來完成的，比如RIP，EIGRP，OSPF等等。
7．當路由器查看了「小德」的IP地址以後，根據路由表知道了小德要去的網路，接著就把小德轉到了相應的埠了。至此，路由器的主要工作完成，下面又是打包，封裝成frame，轉換成電壓信號等一系列「折騰」的活，就由數據鏈路層和物理層的模塊去干吧。
8．小德從路由器的出口出來，便來到了目的地----電腦B----所屬的網路的默認網關。默認網關可以是路由器的一個埠，也可以是區域網里的各種伺服器。不管怎樣，下面的過程還是一樣的：到交換機里的ARP表查詢「小德」的IP地址，看看屬於哪個區域網段或埠，然後就轉發到B了。
9．進了B的網卡之後，還要層層「剝皮」，基本上和從A出來的程序是一樣的------電腦B先校驗一下CRC值，看看數據是否完整；然後檢查一下frame的封裝，看到是IP協議之後，就把「小德」交給IP「部門」了；IP協議一看目的地址，正確，再看看應用協議，是ICMP。於是知道了該怎麼做了------產生一個回應數據包，（可以命名為「回應小德」），並准備以同樣的順序向遠端的A發送。。至於剛剛收到的那個數據包就丟棄了。
10．「回應小德」這個數據包又開始了上述同樣的循環，只不過這次發送者是B而接收者是A了。
以上是一個最簡單的路由過程，任何復雜的網路都是在次基礎之上實現的。