wdfk-prog的个人博客

教程 05：从 udpecho_raw_init() 到 Echo Reply——UDP Raw API、PCB 与回调数据通路 摘要：从 UDP 数据报与端口分发模型出发，沿 Raw API 真实入口追踪 PCB 建立、接收匹配、回调、回包与 pbuf ownership。 [TOC] UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是 IP 之上的无连接传输协议。它把应用一次提交的一条消息作为一个 **datagram（数据报）**发送，并在接收端保留这条消息的边界；UDP 自身不先建立连接，也不保证可靠到达、顺序或自动重传。S4S6 本篇从 upstream Raw UDP Echo 的真实入口出发，重点回答：一个发往 UDP port 7 的 datagram，怎样被 udp_pcb 匹配、交给回调，再沿同一 PCB 发回发送端。 Stage 4 已经走到 ip4_input() 的上层协议分发。本篇只改变一个关键字段：IPv4 Header 的 Protocol 为 17 时，payload 交给 UDP；Ethernet、ARP 与 IP...

教程 06：从 udpecho_thread() 到 Socket——Netconn、Mailbox 与顺序式 API 摘要：从应用线程与 lwIP Core 的执行边界出发，沿 Netconn UDP Echo 追踪 netconn、netbuf、mailbox、Core Locking，并映射到 Socket API。 [TOC] Netconn 是 lwIP 的 sequential API（顺序式 API）：应用线程可以用 netconn_recv() 这类阻塞调用写普通“open/read/write/close”式逻辑，而协议 Core 仍保持事件驱动。Raw API 则是 lwIP 的 callback-style Core API，应用 callback 直接由协议栈事件驱动，不能把 callback 当成可长期阻塞的业务线程。S8 **Mailbox（消息邮箱）**是线程间传递指针/消息的队列抽象；Core Locking 是让非 tcpip_thread 线程先取得 Core mutex（保护协议 Core 的互...

教程 07：从 tcpecho_raw_init() 到 ESTABLISHED——TCP 三次握手与 PCB 状态机 摘要：从 TCP passive open 的三次握手模型出发，沿 Raw TCP Echo 监听入口追踪 LISTEN PCB、SYN_RCVD 连接 PCB、Sequence/ACK 与 accept callback。 [TOC] TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是在 IP 之上提供可靠、有序 **byte stream（字节流）**的面向连接传输协议。与 Stage 5 的 UDP 不同，TCP 在发送普通应用数据前先建立连接，并用 Sequence Number（序列号）、Acknowledgment Number（确认号）以及重传等机制维护双方对同一字节流的状态。S6 建立连接时，**SYN（Synchronize）**用于同步初始序列号；**ACK（Acknowledgment）**表示确认号字段有效，并告诉对端“下一次期望哪个 sequence number”。本篇只研究服务端 ...

教程 08：从 tcp_write() 到 ACK 清队列——TCP 数据发送、窗口与回调 摘要：从 TCP 字节流、序列号/确认号与窗口模型出发，沿 Raw TCP Echo 数据路径追踪接收回调、发送排队、待确认队列、ACK 清理和接收窗口归还。 [TOC] Stage 7 已经完成 passive open，并得到一个 ESTABLISHED connection PCB。本篇从第一块 application data 到达开始继续追：TCP 怎样把收到的 bytes 交给 Raw recv callback，Echo 怎样通过 tcp_write() 把 bytes 排入发送队列，以及远端 ACK 怎样释放 unacked segment、恢复发送额度并触发 sent callback。S1S2 本篇只建立正常数据面的主干；重传超时（RTO）和快速重传（Fast Retransmit）留到 Stage 9，乱序接收与选择性确认（SACK）留到 Stage 10。为了让第一次接触 TCP 数据面的读者能直接进入源码，先把这一主干依赖的协议概念建立起来。 阅...

教程 09：从 tcp_slowtmr() 到 Fast Retransmit——TCP 超时重传与重复 ACK 摘要：沿 lwIP 的 RTO 与 Fast Retransmit 源码路径，映射 RFC 定义的丢包恢复机制到 timer、ACK 判定、发送队列与拥塞控制状态。 [TOC] Stage 8 已经建立了 TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）正常发送路径：应用写入的字节被组织成 segment，发送后进入 unacked（lwIP 保存“已经发出但尚未被累计确认”的 segment 队列），对端返回累计 ACK（Acknowledgment，确认号）后，已确认 segment 才能释放。Stage 9 研究的是这个正常闭环被“丢包或确认长期不推进”打断后，TCP 怎样判断需要重传，以及 lwIP 用哪些 timer、PCB（Protocol Control Block，协议控制块）字段和队列动作实现恢复。 阅读源码前：建议提前阅读下面资料用于校准协议语义和抓包术语，但不是继续阅读本文的强制前置条件。这里先给出阅读用...

教程 10：从 tcp_receive() 到 ooseq / SACK——TCP 乱序、重组与选择确认 摘要：沿 lwIP 的乱序接收与 SACK 实现路径，映射 TCP sequence space、累计 ACK 与选择确认到 ooseq、rcv_nxt、pbuf 重组和 ACK option。 [TOC] Stage 9 从 sender 侧解释了 duplicate ACK 为什么可能触发 Fast Retransmit。Stage 10 转到 receiver 侧：当 TCP segment 没有按 sequence 顺序到达时，lwIP 怎样保存已经收到但暂时不能交付的数据，怎样在 gap 被补齐后恢复连续 byte stream，以及启用 SACK（Selective Acknowledgment，选择确认）时怎样把“gap 后哪些范围已经收到”反馈给 sender。 阅读源码前：建议提前阅读 RFC 9293 — Transmission Control Protocol：用于理解 TCP 怎样给字节编号、为什么确认号表示“下一段连续期望的数据位...

教程 11：从 tcpip_init() 到 sys_arch——线程、Mailbox、Timer、Semaphore 与 Core Locking 摘要：从 tcpip_init 与 tcpip_thread 主循环追踪 mailbox、timeout、semaphore、mutex 和 Core Locking，理解 Core thread 与 Unix Port 的运行边界。 [TOC] sys_arch 是 lwIP 面向操作系统或 RTOS 的移植抽象层，不属于 TCP/IP 协议本身。它解决的问题是：lwIP Core 需要线程、消息队列、信号量、互斥锁、时间与短临界区保护，但 Core 不应该绑定 pthread、RT-Thread 或某一种内核 API。Port 只要实现统一的 sys_* contract，Core 就能在不同 OS 上保持同一套调用方式。S4S6 阅读源码前：建议提前阅读 lwIP 2.1.x — OS abstraction layer：用于确认 sys_arch 要向 Core 提供哪些 thread/mailb...

教程 12：从 pbuf_alloc() / tcp_new() 到资源回收——mem、memp 与 pbuf 内存体系 摘要：把 pbuf、UDP/TCP PCB、TCP segment、Netconn 与 tcpip message 放回统一资源模型，理解 variable heap、typed pools 与 packet-buffer policy。 [TOC] 前面的文章已经遇到很多“分配失败”入口：pbuf_alloc()、udp_new()、tcp_new()、netconn_new()、tcpip_inpkt()。这里的 **allocator（内存分配器）**泛指“根据某种资源策略取得并回收内存/对象”的机制。如果把这些入口全部理解成同一个 malloc()，就会误判资源瓶颈：一个系统可能还有 variable-size heap 空间，却已经耗尽 TCP PCB 这类固定对象池；也可能控制对象充足，却因为 packet buffer pool 不够而无法接收新帧。 阅读源码前：建议提前阅读 lwIP 2.1.x — Pac...

教程 13：从 dhcp_start() 到 DHCP_STATE_BOUND——DHCPv4、ACD、Timer 与真实抓包 摘要：从 example_app 的 DHCP 入口追踪 DORA、UDP 回调、ACD、地址绑定与租约 Timer，并用真实 13 帧 PCAP 验证状态迁移。 [TOC] DHCPv4（Dynamic Host Configuration Protocol for IPv4，IPv4 动态主机配置协议）解决的是“主机刚接入网络、还没有可用 IPv4 配置时，怎样从网络中的 DHCP Server 获得地址、子网掩码、默认网关、DNS Server 与租约生命周期参数”。当前 lwIP 充当 DHCP Client；Client 使用 UDP 68，Server 使用 UDP 67。由于 Client 在第一次请求时可能仍是 0.0.0.0，首次租约阶段允许依赖广播和链路层可达性完成配置交换。S3S6 本文还会遇到 ACD（Address Conflict Detection，IPv4 地址冲突检测）。ACD 不是 DHCP 的另一种报文，而是...

教程 14：从 dns_gethostbyname() 到 dns_found()——DNS Resolver、UDP PCB、Cache、Timer 与异步回调 摘要：从 example_app 的 DNS 请求入口追踪 resolver、UDP PCB、Cache、Timer 与异步回调，并用 6 帧真实 PCAP 验证 DHCP Option 6、随机源端口、TXID、A 记录和 TTL。 [TOC] DNS（Domain Name System，域名系统）把人类可读的 hostname 映射为 Resource Record（资源记录）等结构化数据。当前 lwIP 实现的是 stub resolver：应用把 hostname 交给 lwIP，lwIP 向已经配置好的 DNS Server 发送 Query；这个 DNS Server 通常是 recursive resolver（递归解析器），它可以代表 Client 继续访问 root、TLD（Top-Level Domain，顶级域）与 authoritative server（权威服务器），而 lwIP 本...