IP是TCP/IP協議族中最爲核心的協議，TCP、UDP、ICMP及IGMP數據都以IP數據報格式傳輸。IP主要功能是尋址與路由和分片與重組。
對於主機來說，IP路由選擇是非常簡單的。如果目的主機與源主機直接相連或都在一個共享網絡上，那麼IP數據報就直接送到目的主機上。否則，主機把數據報發往一默認的路由器上，由路由器來轉發該數據報。大多數的主機都是採用這種簡單機制，IP是不可靠的數據報傳送服務，不能保證IP數據報能成功地到達目的地。
當路由器從一個大MTU值的網絡上接收數據，並將數據報轉發到具有較小MTU值的網絡上時，就需要對數據報進行分片處理，並在最終的目的地進行重組。IP是無連接的數據報傳送服務，每個數據報的處理都是相互獨立的，IP數據報可以不按發送順序接收。
IP首部格式
/* IP頭部長度 */
#define IP_HLEN 20
/* 協議類型 */
#define IP_PROTO_ICMP 1
#define IP_PROTO_UDP 17
#define IP_PROTO_UDPLITE 136
#define IP_PROTO_TCP 6
struct ip_hdr {
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _v_hl_tos); //版本號+首部長度+服務類型
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _len); //總長度(IP首部+數據區)
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _id); //數據包標識(編號)
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _offset); //標誌+片偏移
/* IP首部標誌定義 */
#define IP_RF 0x8000 //保留
#define IP_DF 0x4000 //是否允許分片
#define IP_MF 0x2000 //後續是否還有更多分片
#define IP_OFFMASK 0x1fff //片偏移域掩碼
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _ttl_proto); //生存時間(最大轉發次數)+協議類型(IGMP:1、UDP:17、TCP:6)
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _chksum); //校驗和(IP首部)
PACK_STRUCT_FIELD(struct ip_addr src); //源IP地址
PACK_STRUCT_FIELD(struct ip_addr dest); //目的IP地址
} PACK_STRUCT_STRUCT;
先看IP數據報輸出
/* 發送IP數據包 */
err_t ip_output(struct pbuf *p, struct ip_addr *src, struct ip_addr *dest, u8_t ttl, u8_t tos, u8_t proto)
{
struct netif *netif;
/* 根據IP地址選擇一個合適(和目的主機處於同一子網)的網絡接口 */
if ((netif = ip_route(dest)) == NULL) {
return ERR_RTE;
}
/* 指定網絡接口發送IP數據包 */
return ip_output_if(p, src, dest, ttl, tos, proto, netif);
}
/* 指定網絡接口發送IP數據包 */
err_t ip_output_if(struct pbuf *p, struct ip_addr *src, struct ip_addr *dest, u8_t ttl, u8_t tos, u8_t proto, struct netif *netif)
{
struct ip_hdr *iphdr;
static u16_t ip_id = 0;
snmp_inc_ipoutrequests();
/* 生成IP頭部 */
if (dest != IP_HDRINCL) {
u16_t ip_hlen = IP_HLEN;
/* 向前調整出IP頭部空間 */
if (pbuf_header(p, IP_HLEN)) {
return ERR_BUF;
}
/* IP頭部指針 */
iphdr = p->payload;
/* 設置生存時間(最大轉發次數) */
IPH_TTL_SET(iphdr, ttl);
/* 設置協議類型(IGMP:1、UDP:17、TCP:6) */
IPH_PROTO_SET(iphdr, proto);
/* 設置目的IP地址 */
ip_addr_set(&(iphdr->dest), dest);
/* 設置版本號+首部長度+服務類型 */
IPH_VHLTOS_SET(iphdr, 4, ip_hlen / 4, tos);
/* 設置總長度(IP首部+數據區) */
IPH_LEN_SET(iphdr, htons(p->tot_len));
/* 設置標誌+片偏移 */
IPH_OFFSET_SET(iphdr, 0);
/* 設置數據包標識(編號) */
IPH_ID_SET(iphdr, htons(ip_id));
/* 每發送一個數據包，編號加一 */
++ip_id;
/* 沒有指定源IP地址 */
if (ip_addr_isany(src)) {
/* 將當前網絡接口IP地址設置爲源IP地址 */
ip_addr_set(&(iphdr->src), &(netif->ip_addr));
}
/* 設置源IP地址 */
else {
ip_addr_set(&(iphdr->src), src);
}
/* 設置校驗和 */
IPH_CHKSUM_SET(iphdr, 0);
IPH_CHKSUM_SET(iphdr, inet_chksum(iphdr, ip_hlen));
}
/* IP頭部已經包含在pbuf中 */
else {
iphdr = p->payload;
dest = &(iphdr->dest);
}
/* 如果數據包總長度大於MTU，則分片發送 */
if (netif->mtu && (p->tot_len > netif->mtu)) {
return ip_frag(p,netif,dest);
}
/* 如果數據包總長度不大於MTU，則直接發送 */
return netif->output(netif, p, dest);
}
在上述函數中，ip_route函數用於IP選路，ip_frag函數用於IP分片
先看ip_route
/* 根據IP地址選擇一個合適(和目的主機處於同一子網)的網絡接口 */
struct netif *ip_route(struct ip_addr *dest)
{
struct netif *netif;
/* 遍歷網絡接口鏈表 */
for(netif = netif_list; netif != NULL; netif = netif->next) {
/* 網絡接口已經啓動 */
if (netif_is_up(netif)) {
/* 該網絡接口和目的主機處於同一子網 */
if (ip_addr_netcmp(dest, &(netif->ip_addr), &(netif->netmask))) {
return netif;
}
}
}
/* 沒有設置默認網絡接口或默認網絡接口沒有啓動，直接返回錯誤 */
if ((netif_default == NULL) || (!netif_is_up(netif_default))) {
return NULL;
}
/* 找不到合適的網絡接口，返回默認網絡接口 */
return netif_default;
}
再看ip_frag，每個數據分片包含一個IP首部，該首部基本複製了原始的數據報IP首部（僅改變 標誌+片偏移量），首部後面是數據分片攜帶的數據，每個分片的總長度應該小於底層網絡的MTU值。
如下圖，顯示了一個原始數據報被分片後的場景
/* IP分片pbuf的有效數據緩衝區 */
static u8_t buf[LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(IP_FRAG_MAX_MTU + MEM_ALIGNMENT - 1)];
/* IP數據報分片發送 */
err_t ip_frag(struct pbuf *p, struct netif *netif, struct ip_addr *dest)
{
struct pbuf *rambuf;
struct pbuf *header;
struct ip_hdr *iphdr;
u16_t nfb;
u16_t left, cop;
u16_t mtu = netif->mtu;
u16_t ofo, omf;
u16_t last;
u16_t poff = IP_HLEN;
u16_t tmp;
/* 爲IP數據報分片申請pbuf */
rambuf = pbuf_alloc(PBUF_LINK, 0, PBUF_REF);
if (rambuf == NULL) {
return ERR_MEM;
}
/* 初始化分片的len和tot_len爲該網絡接口的mtu值 */
rambuf->tot_len = rambuf->len = mtu;
/* 將分片的有效數據緩衝區指向靜態數據緩衝區buf */
rambuf->payload = LWIP_MEM_ALIGN((void *)buf);
/* 分片的IP頭部指針 */
iphdr = rambuf->payload;
/* 將IP頭部從原pbuf中拷貝到分片pbuf中 */
SMEMCPY(iphdr, p->payload, IP_HLEN);
/* 原數據報中的標誌和片偏移 */
tmp = ntohs(IPH_OFFSET(iphdr));
ofo = tmp & IP_OFFMASK;
omf = tmp & IP_MF;
/* 原IP數據報中數據總長度 */
left = p->tot_len - IP_HLEN;
/* 分片中可以存放的最大數據量(8字節爲單位) */
nfb = (mtu - IP_HLEN) / 8;
/* 將原數據報循環分片發送 */
while (left) {
/* 檢查當前分片是不是最後一片 */
last = (left <= mtu - IP_HLEN);
/* 重新合成當前分片標誌+片偏移字段 */
tmp = omf | (IP_OFFMASK & (ofo));
if (!last) //最後一個分片
tmp = tmp | IP_MF;
/* 計算當前分片數據總長度 */
cop = last ? left : nfb * 8;
/* 從原始數據報中將分片數據拷貝出來 */
poff += pbuf_copy_partial(p, (u8_t *)iphdr + IP_HLEN, cop, poff);
/* 更新分片標誌+片偏移字段 */
IPH_OFFSET_SET(iphdr, htons(tmp));
/* 更新分片總長度(IP首部+數據區) */
IPH_LEN_SET(iphdr, htons(cop + IP_HLEN));
/* 更新分片檢驗和 */
IPH_CHKSUM_SET(iphdr, 0);
IPH_CHKSUM_SET(iphdr, inet_chksum(iphdr, IP_HLEN));
/* 最後一個分片，調整數據長度(len和tot_len) */
if (last)
pbuf_realloc(rambuf, left + IP_HLEN);
/* 爲當前的分片申請以太網首部空間 */
header = pbuf_alloc(PBUF_LINK, 0, PBUF_RAM);
if (header != NULL) {
/* 將以太網首部和當前IP分片拼接起來 */
pbuf_chain(header, rambuf);
/* 調用函數(etharp_output)將當前分片數據報(以太網首部+IP分片)發送 */
netif->output(netif, header, dest);
/* 發送完成將以太網首部+IP分片釋放 */
pbuf_free(header);
}
/* 申請失敗 */
else {
/* 釋放當前IP分片 */
pbuf_free(rambuf);
return ERR_MEM;
}
/* 計算剩餘數據總長度 */
left -= cop;
/* 計算片偏移量 */
ofo += nfb;
}
/* 釋放分片pbuf結構體 */
pbuf_free(rambuf);
return ERR_OK;
}
IP數據報輸入
/* 當前接收數據包的網絡接口指針 */
struct netif *current_netif;
/* 當前接收數據包的IP頭部指針 */
const struct ip_hdr *current_header;
/* IP數據包輸入處理 */
err_t ip_input(struct pbuf *p, struct netif *inp)
{
struct ip_hdr *iphdr;
struct netif *netif;
u16_t iphdr_hlen;
u16_t iphdr_len;
/* IP頭部指針 */
iphdr = p->payload;
/* IP版本不是IPv4 */
if (IPH_V(iphdr) != 4) {
/* 釋放數據包，不做任何處理 */
pbuf_free(p);
return ERR_OK;
}
/* IP首部字節數 */
iphdr_hlen = IPH_HL(iphdr);
iphdr_hlen *= 4;
/* IP數據包總長度(IP首部+數據區) */
iphdr_len = ntohs(IPH_LEN(iphdr));
/* IP首部長度大於第一個pbuf數據長度，或IP數據包總長度大於pbuf鏈表數據總長度 */
if ((iphdr_hlen > p->len) || (iphdr_len > p->tot_len)) {
/* 釋放數據包，不做任何處理 */
pbuf_free(p);
return ERR_OK;
}
/* 檢查校驗和出錯 */
if (inet_chksum(iphdr, iphdr_hlen) != 0) {
/* 釋放數據包，不做任何處理 */
pbuf_free(p);
return ERR_OK;
}
/* 收縮pbuf數據區，剝離IP頭部 */
pbuf_realloc(p, iphdr_len);
{
int first = 1;
/* 遍歷所有網絡接口，判斷該數據包是不是發送給自己 */
netif = inp; //首先判斷是不是接收數據包的網絡接口，這個概率較大
do {
/* 網絡接口已啓動且已經配置IP */
if ((netif_is_up(netif)) && (!ip_addr_isany(&(netif->ip_addr)))) {
/* IP數據包目的IP和該網絡接口IP相同，或該IP數據包爲廣播包 */
if (ip_addr_cmp(&(iphdr->dest), &(netif->ip_addr)) || ip_addr_isbroadcast(&(iphdr->dest), netif)) {
/* 退出循環 */
break;
}
}
/* 如果不是接收到數據包的網絡接口，就挨個遍歷鏈表 */
if (first) {
first = 0;
netif = netif_list;
} else {
netif = netif->next;
}
if (netif == inp) {
netif = netif->next;
}
} while(netif != NULL);
}
/* 如果該數據包源IP地址是廣播地址或組播地址 */
if ((ip_addr_isbroadcast(&(iphdr->src), inp)) || (ip_addr_ismulticast(&(iphdr->src)))) {
/* 釋放數據包，不做任何處理 */
pbuf_free(p);
return ERR_OK;
}
/* 數據包不是發送給自己 */
if (netif == NULL) {
/* 釋放數據包，不做任何處理 */
pbuf_free(p);
return ERR_OK;
}
/* 數據包是發送給自己的 */
/* 片偏移量不爲0或不是最後一個分片(即該數據包分片發送) */
if ((IPH_OFFSET(iphdr) & htons(IP_OFFMASK | IP_MF)) != 0) {
/* IP數據包重組 */
p = ip_reass(p);
if (p == NULL) {
return ERR_OK;
}
iphdr = p->payload;
}
/* 記錄當前接收數據包的網絡接口指針 */
current_netif = inp;
/* 記錄當前接收數據包的IP頭部指針 */
current_header = iphdr;
/* 爲用戶預留的原始IP數據包輸入處理接口 */
if (raw_input(p, inp) == 0)
{
/* 判斷協議類型 */
switch (IPH_PROTO(iphdr)) {
/* UDP協議 */
case IP_PROTO_UDP:
/* UDP數據包輸入處理 */
udp_input(p, inp);
break;
/* TCP協議 */
case IP_PROTO_TCP:
/* TCP數據包輸入處理 */
tcp_input(p, inp);
break;
/* ICMP協議 */
case IP_PROTO_ICMP:
/* ICMP數據包輸入處理 */
icmp_input(p, inp);
break;
/* 不支持的協議 */
default:
/* 目的IP不是廣播地址且不是組播地址 */
if (!ip_addr_isbroadcast(&(iphdr->dest), inp) && !ip_addr_ismulticast(&(iphdr->dest))) {
p->payload = iphdr;
/* 發送ICMP目的不可達報文(協議不可達) */
icmp_dest_unreach(p, ICMP_DUR_PROTO);
}
/* 釋放數據包 */
pbuf_free(p);
}
}
/* 數據包處理完成，清空當前接收數據包的網絡接口指針 */
current_netif = NULL;
/* 數據包處理完成，清空當前接收數據包的IP頭部指針 */
current_header = NULL;
return ERR_OK;
}
其中，ip_reass函數用於重組IP分片，先看一個重裝結構體
/* 重組IP數據報結構體 */
struct ip_reassdata {
struct ip_reassdata *next; //用於將重組IP數據報結構體連接成鏈表
struct pbuf *p; //該IP數據報的所有數據
struct ip_hdr iphdr; //該數據報的IP頭部
u16_t datagram_len; //該數據報的數據總長度
u8_t flags; //是否收到最後一個分片
u8_t timer; //重裝數據報剩餘生存時間
};
/* 重組IP數據報鏈表 */
static struct ip_reassdata *reassdatagrams;
最終，所有的重裝結構體，會通過next字段連接成一個鏈表，如下圖所示
上圖中，每一個pbuf鏈都表示一個IP分片。LwIP把分片IP首部的前八個字節重新組織起來，替換成分片的相關信息。最終，如上圖所示，通過next_pbuf字段將所有的分片按照片偏移從小到大的順序連接起來。
/* IP分片結構體 */
struct ip_reass_helper {
PACK_STRUCT_FIELD(struct pbuf *next_pbuf); //用於將IP分片連接成鏈表(重組IP數據報)
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t start); //分片中數據的起始位置
PACK_STRUCT_FIELD(u16_t end); //分片中數據的結束位置
} PACK_STRUCT_STRUCT;
/* IP數據報重組 */
struct pbuf *ip_reass(struct pbuf *p)
{
struct pbuf *r;
struct ip_hdr *fraghdr;
struct ip_reassdata *ipr;
struct ip_reass_helper *iprh;
u16_t offset, len;
u8_t clen;
struct ip_reassdata *ipr_prev = NULL;
/* 分片數據報IP頭部 */
fraghdr = (struct ip_hdr*)p->payload;
/* 對IP頭部長度進行檢驗，不支持選項字段 */
if ((IPH_HL(fraghdr) * 4) != IP_HLEN) {
goto nullreturn;
}
/* 計算片偏移(字節爲單位) */
offset = (ntohs(IPH_OFFSET(fraghdr)) & IP_OFFMASK) * 8;
/* 計算分片中的數據長度 */
len = ntohs(IPH_LEN(fraghdr)) - IPH_HL(fraghdr) * 4;
/* 分片中的pbuf個數 */
clen = pbuf_clen(p);
/* 所有IP分片pbuf總個數超過上限 */
if ((ip_reass_pbufcount + clen) > IP_REASS_MAX_PBUFS) {
goto nullreturn;
}
/* 遍歷所有重組IP數據報鏈表 */
for (ipr = reassdatagrams; ipr != NULL; ipr = ipr->next) {
/* 檢查該分片是否屬於該重組IP數據報(源地址+目的地址+數據報標識(編號)) */
if (IP_ADDRESSES_AND_ID_MATCH(&ipr->iphdr, fraghdr)) {
break;
}
ipr_prev = ipr;
}
/* 沒有匹配到重組IP數據報，說明是一個新的重組IP數據報 */
if (ipr == NULL) {
/* 新建一個重組IP數據報，並插入鏈表 */
ipr = ip_reass_enqueue_new_datagram(fraghdr, clen);
if(ipr == NULL) {
goto nullreturn;
}
}
/* 匹配到重組IP數據報 */
else {
/* 收到第一個分片 */
if (((ntohs(IPH_OFFSET(fraghdr)) & IP_OFFMASK) == 0) && ((ntohs(IPH_OFFSET(&ipr->iphdr)) & IP_OFFMASK) != 0)) {
/* 設置重組IP數據報的IP頭部 */
SMEMCPY(&ipr->iphdr, fraghdr, IP_HLEN);
}
}
/* 更新所有IP分片重組pbuf總個數 */
ip_reass_pbufcount += clen;
/* 收到最後一個分片 */
if ((ntohs(IPH_OFFSET(fraghdr)) & IP_MF) == 0) {
/* 設置重組IP數據的標誌位爲已收到最後一個分片 */
ipr->flags |= IP_REASS_FLAG_LASTFRAG;
/* 設置重組IP數據的數據總長度 */
ipr->datagram_len = offset + len;
}
/* 將IP分片插入合適的重組IP數據報，判斷所有分片都已經收到 */
if (ip_reass_chain_frag_into_datagram_and_validate(ipr, p)) {
/* 分片接收完成，數據總長度更新爲IP首部長度+數據長度 */
ipr->datagram_len += IP_HLEN;
/* 第二個分片指針 */
r = ((struct ip_reass_helper *)ipr->p->payload)->next_pbuf;
/* 將第一個IP分片結構還原成IP首部結構體 */
fraghdr = (struct ip_hdr *)(ipr->p->payload);
SMEMCPY(fraghdr, &ipr->iphdr, IP_HLEN);
IPH_LEN_SET(fraghdr, htons(ipr->datagram_len));
IPH_OFFSET_SET(fraghdr, 0);
IPH_CHKSUM_SET(fraghdr, 0);
IPH_CHKSUM_SET(fraghdr, inet_chksum(fraghdr, IP_HLEN));
/* 遍歷所有IP分片 */
p = ipr->p;
while(r != NULL) {
iprh = (struct ip_reass_helper*)r->payload;
/* 向後剝掉各個分片的IP頭部 */
pbuf_header(r, -IP_HLEN);
/* 將各個分片拼接起來 */
pbuf_cat(p, r);
r = iprh->next_pbuf;
}
/* 將該IP重組數據報從鏈表中移除 */
ip_reass_dequeue_datagram(ipr, ipr_prev);
/* 更新IP分片重組pbuf總個數 */
ip_reass_pbufcount -= pbuf_clen(p);
/* 返回重組後的IP數據報pbuf鏈表 */
return p;
}
return NULL;
nullreturn:
/* 釋放該分片空間 */
pbuf_free(p);
return NULL;
}
/* 新建一個重組IP數據報，並插入鏈表 */
static struct ip_reassdata *ip_reass_enqueue_new_datagram(struct ip_hdr *fraghdr, int clen)
{
struct ip_reassdata* ipr;
/* 爲重組IP數據報結構體分配空間 */
ipr = memp_malloc(MEMP_REASSDATA);
/* 分配失敗 */
if (ipr == NULL) {
return NULL;
}
/* 清空重組IP數據報結構體 */
memset(ipr, 0, sizeof(struct ip_reassdata));
/* 重組IP數據報最大生存時間 */
ipr->timer = IP_REASS_MAXAGE;
/* 將重組IP數據報結構體插入鏈表 */
ipr->next = reassdatagrams;
reassdatagrams = ipr;
/* 設置重組IP數據報的IP頭部數據 */
SMEMCPY(&(ipr->iphdr), fraghdr, IP_HLEN);
return ipr;
}
/* 將IP重組數據報從鏈表中移除 */
static void ip_reass_dequeue_datagram(struct ip_reassdata *ipr, struct ip_reassdata *prev)
{
if (reassdatagrams == ipr) {
reassdatagrams = ipr->next;
} else {
prev->next = ipr->next;
}
/* 釋放該重IP數據報結構體 */
memp_free(MEMP_REASSDATA, ipr);
}
/* 將IP分片插入合適的重組IP數據報，並判斷是否所有分片都已經收到 */
static int ip_reass_chain_frag_into_datagram_and_validate(struct ip_reassdata *ipr, struct pbuf *new_p)
{
struct ip_reass_helper *iprh, *iprh_tmp, *iprh_prev=NULL;
struct pbuf *q;
u16_t offset, len;
struct ip_hdr *fraghdr;
int valid = 1;
/* IP分片的IP頭部指針 */
fraghdr = (struct ip_hdr*)new_p->payload;
/* IP分片的數據長度 */
len = ntohs(IPH_LEN(fraghdr)) - IPH_HL(fraghdr) * 4;
/* IP分片的片偏移(字節爲單位) */
offset = (ntohs(IPH_OFFSET(fraghdr)) & IP_OFFMASK) * 8;
/* IP分片結構體指針 */
iprh = (struct ip_reass_helper *)new_p->payload;
/* 下一個分片指針 */
iprh->next_pbuf = NULL;
/* 分片中數據的起始位置和結束位置 */
iprh->start = offset;
iprh->end = offset + len;
/* 按照片偏移從小到大將IP分片插入重組IP數據報 */
for (q = ipr->p; q != NULL;) {
iprh_tmp = (struct ip_reass_helper *)q->payload;
/* iprh片偏移小於iprh_tmp */
if (iprh->start < iprh_tmp->start) {
/* 將iprh插到iprh_tmp前面 */
iprh->next_pbuf = q;
/* iprh不是片偏移最小的分片 */
if (iprh_prev != NULL) {
/* 將iprh插到iprh_prev後面 */
iprh_prev->next_pbuf = new_p;
}
/* iprh是片偏移最小的分片 */
else {
/* 將iprh插到頭部 */
ipr->p = new_p;
}
break;
}
/* 收到重複分片，不做處理，直接刪除 */
else if(iprh->start == iprh_tmp->start) {
goto freepbuf;
}
/* iprh片偏移大於iprh_tmp */
else {
/* iprh_prev不是片偏移最小的分片 */
if (iprh_prev != NULL) {
/* iprh_prev和iprh_tmp不連續 */
if (iprh_prev->end != iprh_tmp->start) {
valid = 0; //分片不連續，還有分片沒有收到
}
}
}
q = iprh_tmp->next_pbuf;
iprh_prev = iprh_tmp;
}
/* 鏈表爲空或者已經遍歷到鏈表尾部 */
if (q == NULL) {
/* 已經遍歷到鏈表尾部 */
if (iprh_prev != NULL) {
/* 將分片插到鏈表尾部 */
iprh_prev->next_pbuf = new_p;
/* 分片不連續，還有分片沒有收到 */
if (iprh_prev->end != iprh->start) {
valid = 0;
}
}
/* 鏈表爲空 */
else {
/* 將分片插入鏈表首部 */
ipr->p = new_p;
}
}
/* 已經收到最後一個分片 */
if ((ipr->flags & IP_REASS_FLAG_LASTFRAG) != 0) {
/* 暫未發現還有分片沒收到，進一步判斷 */
if (valid) {
/* 第一個分片沒有收到 */
if (((struct ip_reass_helper *)ipr->p->payload)->start != 0) {
valid = 0; //第一個分片沒有收到
}
/* 已經收到第一個分片 */
else {
/* 遍歷整個重組IP數據報，查看所有分片是否連續 */
iprh_prev = iprh;
q = iprh->next_pbuf;
while (q != NULL) {
iprh = (struct ip_reass_helper*)q->payload;
if (iprh_prev->end != iprh->start) {
valid = 0; /* 分片不連續，還有分片沒有收到 */
break;
}
iprh_prev = iprh;
q = iprh->next_pbuf;
}
}
}
/* 返回重組IP是否已經收到所有分片 */
return valid;
}
/* 還有分片沒有收到 */
return 0;
}
如果傳輸的過程中有IP分片丟失，協議棧是不可能無限期等待重組完成的。LwIP的做法是等待1秒鐘，如果還沒有重組完成，則刪除該重組IP數據報。
/* 重組IP數據報定時器回調函數(週期1秒) */
void ip_reass_tmr(void)
{
struct ip_reassdata *r, *prev = NULL;
/* 遍歷所有重組IP數據報 */
r = reassdatagrams;
while (r != NULL) {
/* 沒有超時，將生存週期減一 */
if (r->timer > 0) {
r->timer--;
prev = r;
r = r->next;
}
/* 超時 */
else {
struct ip_reassdata *tmp;
tmp = r;
r = r->next;
/* 釋放重組IP數據報的所有分片，並將重組IP數據報從鏈表中移除 */
ip_reass_free_complete_datagram(tmp, prev);
}
}
}
/* 釋放重組IP數據報的所有分片，並將重組IP數據報從鏈表中移除 */
static int ip_reass_free_complete_datagram(struct ip_reassdata *ipr, struct ip_reassdata *prev)
{
int pbufs_freed = 0;
struct pbuf *p;
struct ip_reass_helper *iprh;
/* 向源主機發送ICMP分片重組超時報文 */
iprh = (struct ip_reass_helper *)ipr->p->payload;
if (iprh->start == 0) {
p = ipr->p;
ipr->p = iprh->next_pbuf;
SMEMCPY(p->payload, &ipr->iphdr, IP_HLEN);
icmp_time_exceeded(p, ICMP_TE_FRAG);
pbufs_freed += pbuf_clen(p);
pbuf_free(p);
}
/* 第一個分片pbuf鏈表 */
p = ipr->p;
/* 遍歷該IP重組數據報中的所有分片 */
while (p != NULL) {
struct pbuf *pcur;
iprh = (struct ip_reass_helper *)p->payload;
pcur = p;
p = iprh->next_pbuf;
/* 統計該IP重組數據報中pbuf個數 */
pbufs_freed += pbuf_clen(pcur);
/* 釋放該分片pbuf鏈表 */
pbuf_free(pcur);
}
/* 將IP重組數據報從鏈表中移除 */
ip_reass_dequeue_datagram(ipr, prev);
/* 更新所有IP分片重組pbuf總個數 */
ip_reass_pbufcount -= pbufs_freed;
/* 返回釋放的pbuf個數 */
return pbufs_freed;
}