[笔记]uip协议栈uip_process函数工作流程详解

uip_process(u8_t flag)

(1)if(flag == UIP_UDP_SEND_CONN)，若是则goto udp_send;不是则向下执行；

(2)

if(flag == UIP_POLL_REQUEST)

{

if(tcpstateflags== UIP_ESTABLISHED &&!uip_outstanding(uip_connr))如果处于稳定连接状态且没有数据在缓存中等待确认则：

{

①uip_flags = UIP_POLL;

②UIP_APPCALL();

③goto appsend;

}

goto drop;

}

else if(flag == UIP_TIMER)

{

 uip_len = 0;

 uip_slen = 0;

 如果连接处于等待超时关闭状态则增加超时计数器，如果到达超时期限则关闭当前连 接tcpstateflags = UIP_CLOSED;

if(tcpstateflags != UIP_CLOSED) 如果连接不处于关闭状态

{

if(uip_outstanding(uip_connr)&&(timer-- == 0)) 已经发送的数据包还未接收                         到对其的ACK，超时计数器减一且超时计数器值为0

{

①如果到达所设定的重发次数则：

1. tcpstateflags = UIP_CLOSED;关闭当前连接

2. uip_flags = UIP_TIMEDOUT;通知应用程序超时；

3. UIP_APPCALL();

4. 设置RST+ACK终止连接标志

5. goto tcp_send_nodata;

   ②没有到达设定的重发次数则重传数据：

1. 重置重传计数器

2. switch(tcpstateflags)根据连接处的不同状态重发不同的数据包

   case UIP_SYN_RCVD:

   goto tcp_send_synack;重新发送先前发送的SYN+ACK

   case UIP_SYN_SENT:

   goto tcp_send_syn;重发SYN请求连接

   case UIP_ESTABLISHED:

   uip_flags = UIP_REXMIT;

   UIP_APPCALL(); 调用上层应用程序，通知重新生成数据重发

   goto apprexmit;进入重发阶段

   case UIP_FIN_WAIT_1:

       case UIP_CLOSING:

         case UIP_LAST_ACK:

         goto tcp_send_finack;重发FIN+ACK关闭连接

   }

   else if(tcpstateflags) == UIP_ESTABLISHED) 处于稳定连接状态且上次发送的数据                                         接收到正确的ACK，可以继续发送新数据

   {

       ①uip_flags = UIP_POLL;询问应用程序是否有数据要发送

       ②UIP_APPCALL();调用应用程序产生数据

       ③goto appsend;发送数据

   }

     }

    goto drop;

   }

   if(flag == UIP_UDP_TIMER)

   {

   当前连接的本地端口不为0则

   {

   ①uip_len = uip_slen = 0;

   ②uip_flags = UIP_POLL;询问应用程序是否有数据要发送

   ③UIP_UDP_APPCALL();调用应用程序产生数据

   ④goto udp_send;

   }

   本地端口为0，表明没有建立DUP连接，则

   {

   goto drop;

   }

   }

    

   (3)检查IP帧头中的IP版本及IP头长度是否符合要求:

   ①不符合：goto drop;丢弃此包

   ②符合继续向下执行

    

   (4)检查目的IP地址是否为本机地址：

   ①不是，goto drop;丢弃此包

   ②是，向下继续执行

    (5)if(BUF->proto == UIP_PROTO_TCP)IP上层协议是否为TCP协议

   ①是，goto tcp_input;进入TCP数据处理模块

   ②不是，继续向下执行

    

1. if(BUF->proto == UIP_PROTO_UDP)IP上层协议是否为UDP协议

       ①是，goto udp_input;进入UDP数据处理模块

   ②不是，继续向下执行

    

2. if(BUF->proto != UIP_PROTO_ICMP) 不是TCP不是UDP也不是ICMP协议

   ①goto drop;本机只处理UDP、TCP、ICMP数据包，其它包都将丢弃

    

3. 运行到此处，表明接收到的是ICMP数据包，继续向下执行；

   ———————————————————————————————————————

   icmp_input:

   此处为ICMP数据包处理部分，比较简单不做详解。

   此部分仅仅接收ECHO命令，若接收到别的命令，则将数据包丢弃。若接收到的是ECHO命令则返回包含ECHO_REPLY的ICMP数据包给远方主机，主要是用来响应ping命令。

    

    

   ———————————————————————————————————————

   udp_input:

1. 根据要求校验UDP数据

2. 在UDP连接列表中寻找接收到的数据包是否属于列表中的连接，若是则 goto udp_found;

      如果不是则  goto drop;

    

   udp_found:    

1. 接收到数据数设置uip_flags = UIP_NEWDATA; 将uip_sappdata ，uip_appdata指向接收到的UDP包的数据部分。

2. 调用UIP_UDP_APPCALL();使应用程序处理接收到的数据；

3. 继续向下执行

   udp_send:

1. 如果uip_slen == 0表明没有数据要发送，则直接goto drop;

2. 计算UDP数据包长度，填充UDP、IP帧头中的数据长度及相关选项；

3. 根据要求计算校验和；

4. goto ip_send_nolen;发送UDP数据包；

    

    

   ———————————————————————————————————————
   tcp_input:

1. 检查TCP校验和，若正确向下继续，若错误则丢弃此包直接返回；

2. 在TCP连接列表uip_conns中轮询，检查接收到的TCP数据包是否已经建立连接(通过逐个比较源端口、目的端口和源IP是否与链接列表中的相同)。

   若找到goto found;

   没有找到则检查接收到的TCP数据包中是否含有SYN请求建立连接标志：

   若没有则goto reset;发送RST+ACK断开连接；

   若有则检查uip_listenports监听列表，若TCP数据包目的端口在监听列表中则goto found_listen;若不在监听列表中则向下执行，进入 reset;发送RST+ACK断开连接；

    

   reset:

1. 接收到的是RST断开连接包，则直接丢包，返回；

2. 设置RST+ACK标志，填充适当的TCP帧头；

3. goto tcp_send_noconn;发送TCP数据包；

    

   found_listen:

1. 从链接列表中找出一个空链接或剩余生存时间最短的连接；

2. 将找到的链接列表根据接收到的TCP数据包进行初始化；

3. 设置TCP状态为UIP_SYN_RCVD；

4. 向下执行，发送ACK

   tcp_send_synack:

1. 设置ACK标志

2. 向下执行

   tcp_send_syn:

1. 设置SYN标志

2. 填充TCP选项中最大报文段长度MSS

3. goto tcp_send;

    

   found:

1. 若接收到的是RST数据包，则将本连接状态置为UIP_CLOSED，uip_flags = UIP_ABORT;，调用UIP_APPCALL()通知应用程序处理连接断开请求。然后丢弃此包，直接返回；

2. 检查接收到的数据包中的数据编号是否为自己等在等待的数据编号，若不是则goto tcp_send_ack;发送自己期望的数据编号的数据，即请求重传。若是则继续向下；

3. 检查接收到的数据包中是否包含ACK，

   若是则：

   ①更新发送数据序列的编号，使之可以发送后续数据；

   ②计算RTT时间，重新设置RTT时间；

   ③uip_flags = UIP_ACKDATA;表明接收到ACK

   ④uip_connr->len = 0;表明等待ACK的数据长度为0，即可以发送其它数据

   ⑤继续向下；

   若不是：继续向下；

    

   TCP状态机

   switch(tcpstateflags)

   case UIP_SYN_RCVD:

1. 检查uip_flags==UIP_ACKDATA即是否接收到对自己发送SYN的ACK确认，

   若是则:

   ①cpstateflags = UIP_ESTABLISHED;/*进入ESTABLISHED状态*/

     uip_flags = UIP_CONNECTED;/*连接成功*

   ②检查数据包长度是否包含数据部分，若是则uip_flags |= UIP_NEWDATA；

   ③调用UIP_APPCALL()处理刚建立的连接和新接收到数据；

   ⑤goto appsend;

   若不是则goto drop;丢包返回；

    

   case UIP_SYN_SENT:

1. 如果接收到ACK且为SYN+ACK则：

   ①检查TCP扩展选项，如果有扩展选项从中取出MSS信息；

   ②tcpstateflags = UIP_ESTABLISHED;进入ESTABLISHED状态

   ③设置接收编号，uip_flags = UIP_CONNECTED | UIP_NEWDATA;调用UIP_APPCALL()处理刚建立的连接和新接收到数据；

   ④goto appsend;

2. 没有接收到ACK且为SYN+ACK则：

   ①uip_flags = UIP_ABORT;终止连接调用UIP_APPCALL()；

   ②tcpstateflags = UIP_CLOSED;关闭TCP连接

   ③goto reset;

    

   case UIP_ESTABLISHED:  

1. 接收到远方主机的FIN请求:

   ① uip_flags |= UIP_CLOSE;关闭TCP连接

   ②如果接收到的数据包中还包含有数据则uip_flags |= UIP_NEWDATA;

   ③调用UIP_APPCALL()处理刚关闭的连接和新接收到数据；

   ④发送TCP_FIN +TCP_ACK，关闭连接；

2. 如果接收到的数据状态为UIP_NEWDATA | UIP_ACKDATA则：

   ①调用UIP_APPCALL();处理接收到的包；

   ②

   appsend:

1. 如果(uip_flags & UIP_ABORT)终止连接则

   ①tcpstateflags = UIP_CLOSED;关闭TCP连接；

   ②发送RST+ACK关闭连接；

2. 如果(uip_flags & UIP_CLOSE）正常关闭连接则：

   ①tcpstateflags = UIP_FIN_WAIT_1;进入等待关闭状态

   ②发送FIN+ACK告知对方关闭连接；

3. 如果uip_slen > 0有数据要发送则设置发送数据的长度

    

   apprexmit:

1. 如果(uip_slen > 0 && uip_connr->len > 0)则发送PSH_ACK数据包；

2. 如果(uip_flags & UIP_NEWDATA）仅仅是发送ACK，没有数据要发送则发送对接收到数据的ACK；

3. goto drop;

    

   case UIP_LAST_ACK:

1. 如果uip_flags & UIP_ACKDATA接收到对本机发送的FIN的ACK确认则：

   ①tcpstateflags = UIP_CLOSED;将连接置为关闭状态

   ②uip_flags = UIP_CLOSE;调用UIP_APPCALL();通知应用程序连接已经断开；

    

   case UIP_FIN_WAIT_1:

1. 此时本机已经关闭连接等待对方关闭连接，如果接收到数据并不处理，仅仅将接收到数据包数目加一；

2. 如果接收到FIN请求：

   ①如果(uip_flags & UIP_ACKDATA)接收到对本机发送FIN的确认则将连接状态置为tcpstateflags = UIP_TIME_WAIT；

   ②否则的话则将连接状态置为tcpstateflags = UIP_CLOSING;

   ③uip_flags = UIP_CLOSE; 调用UIP_APPCALL();通知应用程序有一方已经关闭连接

   ④goto tcp_send_ack;

1. 如果(uip_flags & UIP_ACKDATA)仅仅接收到ACK则设置连接状态标志tcpstateflags = UIP_FIN_WAIT_2; 进入等待对方关闭阶段

2. 如果(uip_len > 0)表明接收到数据包则goto tcp_send_ack;发送对接收到数据的确认ACK；

3. goto drop;

    

   case UIP_FIN_WAIT_2:

1. 此时本机已经关闭连接等待对方关闭连接，如果接收到数据并不处理，仅仅将接收到数据包数目加一；

2. 如果接收到对方发送的FIN请求。则

   ①设置tcpstateflags = UIP_TIME_WAIT;进入超时关闭状态；

   ②uip_flags = UIP_CLOSE; 调用UIP_APPCALL();通知应用程序有一方已经关闭连接

   ③goto tcp_send_ack;

3. 如果(uip_len > 0)表明接收到数据包则goto tcp_send_ack;发送对接收到数据的确认ACK；

4. goto drop;

    

   case UIP_TIME_WAIT:

   (1)goto tcp_send_ack;

   uip_process(u8_t flag)

   (1)if(flag == UIP_UDP_SEND_CONN)，若是则goto udp_send;不是则向下执行；

   (2)

   if(flag == UIP_POLL_REQUEST)

   {

   if(tcpstateflags== UIP_ESTABLISHED &&!uip_outstanding(uip_connr))如果处于稳定连接状态且没有数据在缓存中等待确认则：

   {

   ①uip_flags = UIP_POLL;

   ②UIP_APPCALL();

   ③goto appsend;

   }

   goto drop;

   }

   else if(flag == UIP_TIMER)

   {

    uip_len = 0;

    uip_slen = 0;

    如果连接处于等待超时关闭状态则增加超时计数器，如果到达超时期限则关闭当前连 接tcpstateflags = UIP_CLOSED;

   if(tcpstateflags != UIP_CLOSED) 如果连接不处于关闭状态

   {

   if(uip_outstanding(uip_connr)&&(timer-- == 0)) 已经发送的数据包还未接收                         到对其的ACK，超时计数器减一且超时计数器值为0

   {

   ①如果到达所设定的重发次数则：

   1. tcpstateflags = UIP_CLOSED;关闭当前连接

   2. uip_flags = UIP_TIMEDOUT;通知应用程序超时；

   3. UIP_APPCALL();

   4. 设置RST+ACK终止连接标志

   5. goto tcp_send_nodata;

      ②没有到达设定的重发次数则重传数据：

   1. 重置重传计数器

   2. switch(tcpstateflags)根据连接处的不同状态重发不同的数据包

      case UIP_SYN_RCVD:

      goto tcp_send_synack;重新发送先前发送的SYN+ACK

      case UIP_SYN_SENT:

      goto tcp_send_syn;重发SYN请求连接

      case UIP_ESTABLISHED:

      uip_flags = UIP_REXMIT;

      UIP_APPCALL(); 调用上层应用程序，通知重新生成数据重发

      goto apprexmit;进入重发阶段

      case UIP_FIN_WAIT_1:

          case UIP_CLOSING:

            case UIP_LAST_ACK:

            goto tcp_send_finack;重发FIN+ACK关闭连接

      }

      else if(tcpstateflags) == UIP_ESTABLISHED) 处于稳定连接状态且上次发送的数据                                         接收到正确的ACK，可以继续发送新数据

      {

          ①uip_flags = UIP_POLL;询问应用程序是否有数据要发送

          ②UIP_APPCALL();调用应用程序产生数据

          ③goto appsend;发送数据

      }

        }

       goto drop;

      }

      if(flag == UIP_UDP_TIMER)

      {

      当前连接的本地端口不为0则

      {

      ①uip_len = uip_slen = 0;

      ②uip_flags = UIP_POLL;询问应用程序是否有数据要发送

      ③UIP_UDP_APPCALL();调用应用程序产生数据

      ④goto udp_send;

      }

      本地端口为0，表明没有建立DUP连接，则

      {

      goto drop;

      }

      }

       

      (3)检查IP帧头中的IP版本及IP头长度是否符合要求:

      ①不符合：goto drop;丢弃此包

      ②符合继续向下执行

       

      (4)检查目的IP地址是否为本机地址：

      ①不是，goto drop;丢弃此包

      ②是，向下继续执行

       (5)if(BUF->proto == UIP_PROTO_TCP)IP上层协议是否为TCP协议

      ①是，goto tcp_input;进入TCP数据处理模块

      ②不是，继续向下执行

       

   1. if(BUF->proto == UIP_PROTO_UDP)IP上层协议是否为UDP协议

          ①是，goto udp_input;进入UDP数据处理模块

      ②不是，继续向下执行

       

   2. if(BUF->proto != UIP_PROTO_ICMP) 不是TCP不是UDP也不是ICMP协议

      ①goto drop;本机只处理UDP、TCP、ICMP数据包，其它包都将丢弃

       

   3. 运行到此处，表明接收到的是ICMP数据包，继续向下执行；

      ———————————————————————————————————————

      icmp_input:

      此处为ICMP数据包处理部分，比较简单不做详解。

      此部分仅仅接收ECHO命令，若接收到别的命令，则将数据包丢弃。若接收到的是ECHO命令则返回包含ECHO_REPLY的ICMP数据包给远方主机，主要是用来响应ping命令。

       

       

      ———————————————————————————————————————

      udp_input:

   1. 根据要求校验UDP数据

   2. 在UDP连接列表中寻找接收到的数据包是否属于列表中的连接，若是则 goto udp_found;

         如果不是则  goto drop;

       

      udp_found:    

   1. 接收到数据数设置uip_flags = UIP_NEWDATA; 将uip_sappdata ，uip_appdata指向接收到的UDP包的数据部分。

   2. 调用UIP_UDP_APPCALL();使应用程序处理接收到的数据；

   3. 继续向下执行

      udp_send:

   1. 如果uip_slen == 0表明没有数据要发送，则直接goto drop;

   2. 计算UDP数据包长度，填充UDP、IP帧头中的数据长度及相关选项；

   3. 根据要求计算校验和；

   4. goto ip_send_nolen;发送UDP数据包；

       

       

      ———————————————————————————————————————
      tcp_input:

   1. 检查TCP校验和，若正确向下继续，若错误则丢弃此包直接返回；

   2. 在TCP连接列表uip_conns中轮询，检查接收到的TCP数据包是否已经建立连接(通过逐个比较源端口、目的端口和源IP是否与链接列表中的相同)。

      若找到goto found;

      没有找到则检查接收到的TCP数据包中是否含有SYN请求建立连接标志：

      若没有则goto reset;发送RST+ACK断开连接；

      若有则检查uip_listenports监听列表，若TCP数据包目的端口在监听列表中则goto found_listen;若不在监听列表中则向下执行，进入 reset;发送RST+ACK断开连接；

       

      reset:

   1. 接收到的是RST断开连接包，则直接丢包，返回；

   2. 设置RST+ACK标志，填充适当的TCP帧头；

   3. goto tcp_send_noconn;发送TCP数据包；

       

      found_listen:

   1. 从链接列表中找出一个空链接或剩余生存时间最短的连接；

   2. 将找到的链接列表根据接收到的TCP数据包进行初始化；

   3. 设置TCP状态为UIP_SYN_RCVD；

   4. 向下执行，发送ACK

      tcp_send_synack:

   1. 设置ACK标志

   2. 向下执行

      tcp_send_syn:

   1. 设置SYN标志

   2. 填充TCP选项中最大报文段长度MSS

   3. goto tcp_send;

       

      found:

   1. 若接收到的是RST数据包，则将本连接状态置为UIP_CLOSED，uip_flags = UIP_ABORT;，调用UIP_APPCALL()通知应用程序处理连接断开请求。然后丢弃此包，直接返回；

   2. 检查接收到的数据包中的数据编号是否为自己等在等待的数据编号，若不是则goto tcp_send_ack;发送自己期望的数据编号的数据，即请求重传。若是则继续向下；

   3. 检查接收到的数据包中是否包含ACK，

      若是则：

      ①更新发送数据序列的编号，使之可以发送后续数据；

      ②计算RTT时间，重新设置RTT时间；

      ③uip_flags = UIP_ACKDATA;表明接收到ACK

      ④uip_connr->len = 0;表明等待ACK的数据长度为0，即可以发送其它数据

      ⑤继续向下；

      若不是：继续向下；

       

      TCP状态机

      switch(tcpstateflags)

      case UIP_SYN_RCVD:

   1. 检查uip_flags==UIP_ACKDATA即是否接收到对自己发送SYN的ACK确认，

      若是则:

      ①cpstateflags = UIP_ESTABLISHED;/*进入ESTABLISHED状态*/

        uip_flags = UIP_CONNECTED;/*连接成功*

      ②检查数据包长度是否包含数据部分，若是则uip_flags |= UIP_NEWDATA；

      ③调用UIP_APPCALL()处理刚建立的连接和新接收到数据；

      ⑤goto appsend;

      若不是则goto drop;丢包返回；

       

      case UIP_SYN_SENT:

   1. 如果接收到ACK且为SYN+ACK则：

      ①检查TCP扩展选项，如果有扩展选项从中取出MSS信息；

      ②tcpstateflags = UIP_ESTABLISHED;进入ESTABLISHED状态

      ③设置接收编号，uip_flags = UIP_CONNECTED | UIP_NEWDATA;调用UIP_APPCALL()处理刚建立的连接和新接收到数据；

      ④goto appsend;

   2. 没有接收到ACK且为SYN+ACK则：

      ①uip_flags = UIP_ABORT;终止连接调用UIP_APPCALL()；

      ②tcpstateflags = UIP_CLOSED;关闭TCP连接

      ③goto reset;

       

      case UIP_ESTABLISHED:  

   1. 接收到远方主机的FIN请求:

      ① uip_flags |= UIP_CLOSE;关闭TCP连接

      ②如果接收到的数据包中还包含有数据则uip_flags |= UIP_NEWDATA;

      ③调用UIP_APPCALL()处理刚关闭的连接和新接收到数据；

      ④发送TCP_FIN +TCP_ACK，关闭连接；

   2. 如果接收到的数据状态为UIP_NEWDATA | UIP_ACKDATA则：

      ①调用UIP_APPCALL();处理接收到的包；

      ②

      appsend:

   1. 如果(uip_flags & UIP_ABORT)终止连接则

      ①tcpstateflags = UIP_CLOSED;关闭TCP连接；

      ②发送RST+ACK关闭连接；

   2. 如果(uip_flags & UIP_CLOSE）正常关闭连接则：

      ①tcpstateflags = UIP_FIN_WAIT_1;进入等待关闭状态

      ②发送FIN+ACK告知对方关闭连接；

   3. 如果uip_slen > 0有数据要发送则设置发送数据的长度

       

      apprexmit:

   1. 如果(uip_slen > 0 && uip_connr->len > 0)则发送PSH_ACK数据包；

   2. 如果(uip_flags & UIP_NEWDATA）仅仅是发送ACK，没有数据要发送则发送对接收到数据的ACK；

   3. goto drop;

       

      case UIP_LAST_ACK:

   1. 如果uip_flags & UIP_ACKDATA接收到对本机发送的FIN的ACK确认则：

      ①tcpstateflags = UIP_CLOSED;将连接置为关闭状态

      ②uip_flags = UIP_CLOSE;调用UIP_APPCALL();通知应用程序连接已经断开；

       

      case UIP_FIN_WAIT_1:

   1. 此时本机已经关闭连接等待对方关闭连接，如果接收到数据并不处理，仅仅将接收到数据包数目加一；

   2. 如果接收到FIN请求：

      ①如果(uip_flags & UIP_ACKDATA)接收到对本机发送FIN的确认则将连接状态置为tcpstateflags = UIP_TIME_WAIT；

      ②否则的话则将连接状态置为tcpstateflags = UIP_CLOSING;

      ③uip_flags = UIP_CLOSE; 调用UIP_APPCALL();通知应用程序有一方已经关闭连接

      ④goto tcp_send_ack;

   1. 如果(uip_flags & UIP_ACKDATA)仅仅接收到ACK则设置连接状态标志tcpstateflags = UIP_FIN_WAIT_2; 进入等待对方关闭阶段

   2. 如果(uip_len > 0)表明接收到数据包则goto tcp_send_ack;发送对接收到数据的确认ACK；

   3. goto drop;

       

      case UIP_FIN_WAIT_2:

   1. 此时本机已经关闭连接等待对方关闭连接，如果接收到数据并不处理，仅仅将接收到数据包数目加一；

   2. 如果接收到对方发送的FIN请求。则

      ①设置tcpstateflags = UIP_TIME_WAIT;进入超时关闭状态；

      ②uip_flags = UIP_CLOSE; 调用UIP_APPCALL();通知应用程序有一方已经关闭连接

      ③goto tcp_send_ack;

   3. 如果(uip_len > 0)表明接收到数据包则goto tcp_send_ack;发送对接收到数据的确认ACK；

   4. goto drop;

       

      case UIP_TIME_WAIT:

      (1)goto tcp_send_ack;

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