Linux 网络层（Network Layer）详解

在 Linux 网络协议栈中，“网络层”特指 OSI 模型的第 3 层，也就是 IP 层（Internet Protocol）。
它负责数据包的路由、转发、寻址、分片与重组，是整个 TCP/IP 协议栈的核心层。

下面从 Linux 的视角，系统性地讲解网络层相关的关键知识点、核心数据结构、重要参数、常见问题与调优实战。

1. Linux 网络协议栈整体分层（简要定位网络层）

Linux 内核网络栈（以 5.x/6.x 内核为例）大致可以分为：

网络层 是内核中最核心、代码量最大、最复杂的部分之一，主要代码集中在 net/ipv4/ 目录。

2. 网络层核心功能（Linux 实现视角）

3. Linux 网络层核心数据结构

最核心的数据结构：sk_buff
几乎所有网络层函数都以 struct sk_buff *skb 作为参数，它包含了数据包的所有信息（头部、payload、元数据）。

4. 高并发场景下网络层常见问题及调优

网络层调优主要解决以下问题：

推荐高并发网络层参数组合（/etc/sysctl.conf）：

# 路由缓存与查找优化
net.ipv4.route.gc_timeout = 300
net.ipv4.route.min_pmtu = 552
net.ipv4.route.max_size = 2147483647

# 转发相关（如果服务器做路由器）
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.conf.all.forwarding = 1

# ICMP 保护
net.ipv4.icmp_echo_ignore_broadcasts = 1
net.ipv4.icmp_ignore_bogus_error_responses = 1
net.ipv4.icmp_ratelimit = 1000

# 关闭不安全特性
net.ipv4.conf.all.accept_redirects = 0
net.ipv4.conf.all.send_redirects = 0

5. 网络层常用诊断与调试命令

6. 总结：Linux 网络层核心一句话记忆

Linux 网络层（IP 层） 负责：

• 把数据包从源 IP 送到目的 IP（路由 + 转发）
• 处理分片、重组、ICMP 控制报文
• 维护路由表、邻居表、连接跟踪表

高并发关键调优点：
路由缓存 → 连接队列（somaxconn、tcp_max_syn_backlog） → 缓冲区（rmem/wmem） → 端口范围 → conntrack 表 → 拥塞控制（BBR）

如果你现在有具体的场景（比如 Nginx 高并发、Kubernetes 集群网络慢、云主机丢包严重、转发性能瓶颈等），可以告诉我，我可以给出更针对性的参数组合和排查步骤。