发数据时网络层怎么知道用户ip地址？

往某ip地址发数据时，用户在应用层写下的一串ip地址和负载打包成数据报然后发给网络层，但是应用层数据报是没有ip地址信息的，这个数据报往网络层传递，那网络层帧ip首部的ip地址来源是什么？不可能随便加个别的地址放在首部吧？还是说应用层往网络层传数据报的时候会添加额外的ip地址字段，网络层根据这个信息填写ip首部？

★问题：用户要访问一个目标，不管写的目的地址是域名还是ip，这个信息总归要往网络层传达才能作为网络层封装ip地址字段的依据，应用层从哪告诉网络层的？

假设用户访问的公众号 ：

https://mp.weixin.qq.com/

无论是通过APP还是浏览器，第一步DNS域名解析，通过调用getaddrinfo()，得到的返回值如上图所示。

由于主机没有配置IPv6地址，故挑选了一个IPv4=101.89.49.42地址使用。

到目前为止，client软件已经具有必要的服务器信息，如下所示：

Remote IP =101.89.49.42

Remote Port =443

Transport = TCP

Transport Layer Security =TLS

下一步，Client软件需要调用socket()，创建一切必要的数据结构。在Linux操作系统主要创建 File、Socket、TCP_Sock。这三者是怎么用关系网连接起来的呢？

File->private_data，指向Socket结构体在内存中存放位置。

Socket->sk , 指向TCP_Sock结构体在内存中存放位置。

问题来了，如何通过File找到TCP_Sock？

File->private_data->sk

简单地说，通过这三者中的任何一个人，都可以找到另外两个人。不久前的公众号文章写过socket关系网，其实就是描述这种现象。

当socket调用成功，不能直接告诉你它们的内存存放位置，而是返回一个整数，比如3，这个返回的整数也有一个极好听的名字File Descriptor，简称FD。

接下来Client需要与服务器用connect()建立TCP连接了。

这个connect需要2个必选项输入参数，分别是：

1. FD=3

2. Remote.address =101.89.49.42，Remote.port =443

真实的调用应该是这样的 connect(FD, &remote) ==connect(3, &remote)

问题又来了，内核如何找到上文的三个人？

current->files->fdt->fd[fd]

将FD=3代入上式，可得：

current->files->fdt->fd[3] 指向File结构体。

current->files->fdt->fd[3]->private_data指向Socket结构体。

current->files->fdt->fd[3]->private_data->sk指向TCP_Sock结构体。

找到TCP_Sock，就可以将remote参数传入到TCP_Sock成员变量，即服务器的IP =101.89.49.42， 端口号 =443。

current是什么？

通俗地说，它指向client用户进程的（task_struct）。无论是进程(process) 还是线程（thread），在Linux上都有一个对应的task_struct结构体。

CPU凭借current，可以找到以上三个人，还可以找到关系网中的成员。以上3个人尽管很关键，但是要把TCP报文发出去远远不够。

有了TCP_Sock就可以发TCP SYN报文，建立TCP连接了。

构建一个超级大的struct sk_buff实例 ，简称skb。这个skb有两部分，meta-data、data部分，meta-data有各种指针指向TCP header、IP Header 、Ethernet Header以及packet存放的位置，指向data。

skb里还携带这众多关系网，题主最关心的可能是：

skb->sk指向上文的TCP_Sock结构体。

接下来就简单了，TCP填充自己的字段，并选择一个随机端口作为源端口，假设为Source Port=58888，并记录在TCP_Sock里。然后调用IP接口函数，输入的参数skb。

IP接口函数，立马可以根据skb->sk得到要连接的服务器的IP地址、端口。如果忘记如何得到，再阅读一遍文章。

IP接口函数，查询路由表，得到从哪个物理接口离开。由于client没有提供源IP，就用查询到的物理接口IP。假设查询的接口ens33=10.1.1.2，那么就使用它作为源IP地址。

还需要将查询到的路由entry，记录在TCP_Sock里，下次再发packet，就用这个路由entry。

调用ens33对应的output函数发送，output函数内部可能还要ARP查询。查完之后调用网卡的driver函数，然后driver函数负责将skb->data搬运到网卡，并由网卡发送出去。