用dpdk实现udp、tcp数据包收发，tcp协议栈相关原理

一、用dpdk实现udp、tcp收发数据包

1.dpdk初始化--rte_eal_init(argc,argv)，效果如下：

2.开辟内存池--rte_pktmbuf_pool_create

3.网口初始化--ustack_init_port(mbuf_pool)：网卡数量、网口配置、队列配置、网卡启动

4.接收数据--rte_eth_rx_burst、解析以太网头、IP头、UDP/TCP头、拿到数据

循环接收数据包--逐个解析数据包（每个数据包包含：ether_hdr、ip_hdr、udp_hdr | tcp_hdr）

UDP解析：

TCP解析：

tcp头部长度怎么计算的？

data_off--8位（高四位：Header Lenght 、低四位-无关数据）

Header Lenght：表示偏移几个4字节，可以越过头部

为什么data_off右移4位能拿到高位？

如： 0101 0000（2进制）（十进制：5）  0x50(十六进制--0x前缀--1位十六进制代表4位2进制)    

右移四位：0000 0101 （5）  0x05        左移四位：0000 0000 （0） 0x00

5*4（32位）=20字节   tcp头部为20字节   udp头为8字节

IP协议有total_len表示：IP头（20字节）+UDP总长（UDP头+data）| TCP总长（TCP头+data）

UDP协议有：dgram_len表示：UDP总长（UDP头+data）

为什么tcp协议没有记录长度？

因为tcp为流式传输

tcp数据包的长度可以通过：同端相邻发送的seqnum作差得到

若第一次seqnum=1234,第二次seqnum=1334---数据包大小为100

5.回发数据包（根据以太网头协议、IP协议、UDP协议/ TCP协议 -- 组装数据包 -- send)

UDP_SEND：

全局变量：

如：ip：192.168.202.134 -- 4字节 -- 32位

    port：udp、tcp的port -- 2字节 -- 16位

获取两端mac、ip、port（组装msg的关键变量）,组装msg，send

注：inet_ntoa(addr)--把网络字节序转为--人可读的点分十进制，如：192.168.202.134

参照网络协议：

以太网协议头：

IP协议：

UDP协议：

组装udp_msg：

TCP_SEND:

不同于UDP--TCP需要三次握手建立连接，并且建立连接后，涉及状态的切换

可引入全局变量：flags、seqnum、acknum查看数据数据包的状态

利用状态机：实现不同状态的不同行为

获取两端mac、ip、port；数据包的flags、seqnum、acknum

状态机控制行为：

TCP三次握手建立连接的关键是：正确的组织回发数据包

TCP协议：

组装tcp_msg:

关键在于：recv_ack、flags的正确组织

akc_num=seqnum+1  注意字节序的转换：seqnum -- ntohs-- +1 -- htons -- ack_num

二、TCP协议栈相关原理

对于数据发送：滑动窗口、慢启动、拥塞控制

对于数据接收：延时确认

1.滑动窗口、慢启动、拥塞控制

两端各维护两个窗口：数据接收窗口、数据发送窗口

接收窗口包含：已发送已确认的数据、已发送未确认的数据、未发送未确认的数据

当收到对端的acknum、window后，释放掉确认的数据，向后滑动窗口

acknum=1234，表示1234之前的包都收到了

window表示对端接收窗口大小

接收窗口大小动态变化：=min（cwnd，rwnd）

cwnd：发送方根据自身网络状况，设置的最大发送量

如：慢启动时：发送1，每收到一轮ack，发送量翻倍，cwnd逐渐增到，指数上涨

增加到一定阈值，为避免网络拥塞，进行拥塞控制，线性增长

当发生网络拥塞，cwnd减半，继续拥塞控制，线性增长

2.延时确认

由于发送速度的不同，并不是先发送到包先到，所有一个延时确认

如：发送方发送了100 101 102 ，接受方只接受到100  102 ，那回发acknum=101，100之后的包需要全部重发