前言

来自极客时间上的讲师刘超的关于网络协议的课程，质量非常高，强烈推荐。

一、概念

• 协议三要素

  • 语法
  • 语义
  • 顺序

• 以太网 Ethernet

  当今局域网采用的最通用的通信协议标准，处于数据链路层。它规定了包括的连线、电子信号和的内容。

• 网关gateway，路由器router，交换机switch，集线器hub，网桥bridge

  hub: broadcast to every port, one-line
  switch: better hub, intelligent
  they are both used to exchange data within a local network
  hub->switch。bridge已淡出

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router: routes data from one network to another, base on ip address

gateway: 离开局域网就要经过一个网关，网关是路由器的一个网口

tips：

1. 想象自己是一个处理网络包的程序，如何拿到网络包，如何处理，如何发出去
2. 网络上跑的包都是完整的，可以有下层没上层（例如：Ping），而不可能有上层没下层

二、分层结构

二层定义了本地局域网的传输行为，ip层定义了端到端的传输行为。网络传输以包为单位，二层叫帧，网络层叫包，传输层叫段。

• 二层设备 三层设备
  • 二层设备： 工作在链路层的设备，摘下mac头，判断丢弃、转发或留着，转发出去前要把mac头再填上
  • 三层设备： 工作在ip层的设备，把mac头、ip头都摘下来，然后同上

三、ip地址

• ipv6=128位
• mac地址=6byte=48位，无定位功能
• 无类型域间选路CIDR：将32位ip地址一份为二，前面网络号，后面主机号

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思考题

1.网络包到达网关时，可以通过路由表得到下一个网关的ip，直接通过ip就可以了，为何还要通过本地的mac地址呢？

摘评论里@芒果的发言：ip地址不是固定的。为何不直接用mac呢？因为ip选址+mac定位效率更高

2.网络分层协议的类比，比总经理&员工的比喻更恰当的？

评论里的快递比喻个人更认同

3.STP协议缺点

• 拓扑发生变化，新的配置消息需要一定时延才能传播到整个网络，期间会导致网络不稳定
• 网络规模大时，链路阻塞将不承担任何流量，造成带宽浪费

4.ICMP差错报文也出问题了呢？

差错报文不会产生差错报文

5.回复的包，公网ip NAT成内网ip时，怎么知道发给谁的？

是ip+端口（TCP、UDP）或ID（ICMP）哈希匹配算法

6.路由协议交换的信息本身，还要走路由吗，不是死锁了吗

OSPF直接基于IP协议，只发给邻居，只有一跳，不经过中间设备。BGP基于TCP， 在BGP peer之间交换信息

7. 计算机看来，怎样才算一个连接呢？

接收端和发送端为维护连接所保持的数据结构，即socket，就是连接

8. 如何在某个系统中查看TCP连接的状态？

netstat，lsof，ss等

9. bbr如何达到最优点的？

进入缓存并等待，会增加额外的时延

10. epoll是linux的函数，windows对应的机制是什么呢？如何写一个跨平台的程序呢

windows是IOCP，事件发生时，IOCP机制将数据直接copy到缓冲区，应用可以直接使用。而epoll的异步通知，应用需要调用IO函数获取数据。跨平台可以使用libevent库，这是一个事件通知库，适用于linux、win、bsd等。

11. 哪些手段可以提高https的效率？

从https设计的流程考虑：DNS查询（httpdns），tcp三次握手（改用基于udp的quic），交换3个key（共享密钥）

12. RTMP视频流传输机制存在什么问题？如何优化

基于TCP，不适合实时场景。使用基于udp的quic。

13.如何做跨机房的高可用？

• 同城双活

  

• 异地灾备

  

14.公有云和私有云如何打通？

15.iptables如何通过QUEUE做负载均衡？