1. 통신 프로토콜
김영준

2. 계층 구조 BSD socket INET socket TCP UDP IP PLIP SLIP ETHERNET ARP
Parallel
port
Serial
port
Ethernet
card

3. BSD socket 대표적인 소켓 인터페이스 socket() 프로토콜을 선택하는 인터페이스
bind() 보내는 호스트와 응용을 선택
connect() 목적지 호스트 주소와 응용을 선택
accept() 서버가 통신 요청을 받아들일 때
listen() 서버가 동시에 몇 개의 서비스 요청을 결정할 때
send() , recv()
사용자는 프로토콜 패밀리(도메인) 선택
INET(TCP/IP), UNIX, IPX, APPLETALK, X25, AX25

4. INET socket & TCP/UDP INET socket - 소켓의 type 설정
Stream, Datagram, Raw, Reliable Delivered Messages
UDP – connectionless protocol
패킷을 전송할 때 목적지에 안전하게 도착했는지 신경 X
TCP – connection oriented protocol
일련의 패킷에게 seq number, ack number 설정, State 유지, 데이터가 정확하게 수신되었는지 확인

5. IP IP 주소를 사용하여 통신, 자신의 고유한 4octets IP 주소를 갖는다.
/etc/hosts or DNS 를 통해 알 수 있다.
Checksum, fragmentation, 다른 호스트로 forwarding 수행, queue discipline에 따라 패킷 흐름 제어(shaping)

6. 데이터 encapsulation Ethernet frame IP packet TCP message
Destination ethernet
address
Source ethernet
address
Protocol
Data
CRC
IP packet
Version
Transport
Checksum
Source IP
address
Destination IP
address
Data
TCP message
Source port
Destination port
SEQ
ACK
Data
Application data
Application header
Data

7. /etc/services

8. 주요 커널 내부 자료 구조
Linux는 계층 사이에서 제어가 전달될 때 자료 구조를 이용한 간접 호출 방법으로 통신 프로토콜을 구현
Direct func. Call X  Indirect func. Call O
하위 층이 제공하는 함수의 시작 주소를 특정 자료 구조 (테이블) 로 등록, 상위 층은 이 자료구조에 등록된 함수를 호출 특징
상위 층과 하위 층간에 종속관계 X
내용 수정, 새로운 층 추가 시 커널 변경이 간단해 짐
소스코드는 복잡하고 분석 어려움

9. /* include/linux/skbuff.h */
통신 프로토콜이 사용하는 주요 자료 구조
VFS layer struct file_operations /* include/linux/fs.h */
BSD socket layer struct net_proto_family /* include/linux/net.h */
struct socket /* include/linux/net.h */
inet layer struct sock /* include/net/sock.h */
struct proto_ops /* include/linux/net.h */
struct sk_buff
/* include/linux/skbuff.h */
transport layer struct tcp_opt /* include/linux/fs.h */
struct proto /* include/net/sock.h */
IP layer struct tcp_func /* include/net/tcp.h */
struct packet_type /* include/linux/netdevice.h */
device layer struct device /* include/net/netdevice.h */

10. Sock과 sock 자료 구조 file task dentry VFS layer BSD socket layer
srtuct sock {
next, prev
daddr, dport
rcv_saddr, sport
state …
rmem_alloc
recevie_queue
wmem_alloc
write_queue
pair /*struct sock*/
prot /*struct proto*/
tp_pinfo
dst_cache } …
f_dentry
f_pos
f_op
srtuct socket {
state
type
flags
ops /*proto_ops*/
sk /*struct sock*/
files, inodes
next, wati, … } …
fd_array[]
srtuct dst_entry { …
*dev ;
*hh ;
(*input)
(*output) }
dentry
d_inode
srtuct device { … }
srtuct proto_ops {
family
dup, release,
bind, connect,
accept, listen, …
getsockops
setsockops
sendmsg
recvmsg }
INET layer
TCP layer
IP layer
Driver layer

11. sk_buff 자료 구조 /*include/linux/skbuff.h*/ struct sock
struct sk_buffer {
next, prev
struct sock *sk ; …
/*TP layer header*/
union {th, uh, icmph, …} h ;
/*Network layer header*/
union {iph, ipv6h, arph, …} h ;
/*Data Link header*/
union {ethernet, raw} mac ;
struct dst_entry *dst ;
data, head, len }
sk_buff
head
data …
sk_buff
head
data …
struct device
sk_buff
head
data …

12. 제어 흐름 : 데이터 전송 VFS BSD socket inet socket TCP IP Device Linux Kernel
/*fs/read_write.c*/
VFS
sys_write()
BSD socket
/*net/socket.c*/
sock_write()
inet socket
/*net/ipv4/af_inet.c*/
inet_sendmsg()
TCP
/*net/ipv4/tcp_output.c*/
tcp_send_skb() IP
/*net/ipv4/ip_output.c*/
ip_queue_xmit()
Device
/*driver/net/3c509.c*/
el3_start_xmit()
Linux Kernel

13. 제어 흐름 : 데이터 수신 VFS BSD socket inet socket TCP IP Device Linux Kernel
/*fs/read_write.c*/
VFS
sys_read()
BSD socket
/*net/socket.c*/
sock_read()
inet socket
/*net/ipv4/af_inet.c*/
inet_recvmsg()
wake up
TCP
/*net/ipv4/tcp.c*/
/*net/ipv4/tcp_input.c*/
tcp_recvmsg()
tcp_v4_rcv() IP
/*net/ipv4/ip_input.c*/
ip_recv()
sleep
Device
/*driver/net/3c509.c*/
/*net/core/dev.c*/
net_bh()
el3_interrupt()
Linux Kernel