计算机网络个人小结

  1. 不同层的数据报的名称
    应用层: data
    TCP层: segment
    IP 层: packet
    MAC层: frame

  2. MTU vs MSS:
    MTU：一个网络包的最大长度，以太网中一般为 1500 字节。
    https://www.xiaolincoding.com/network/1_base/how_os_deal_network_package.html#linux-%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E6%A0%88
    在以太网中，规定了最大传输单元（MTU）是 1500 字节，也就是规定了单次传输的最大 IP 包大小。
    当网络包超过 MTU 的大小，就会在网络层分片，以确保分片后的 IP 包不会超过 MTU 大小，如果 MTU 越小，需要的分包就越多，那么网络吞吐能力就越差，相反的，如果 MTU 越大，需要的分包就越少，那么网络吞吐能力就越好。

MSS：除去 IP 和 TCP 头部之后，一个网络包所能容纳的 TCP 数据的最大长度。

  1. Linux 常用命令
    netstat -napt 查看TCP 的连接状态。
    route -n 命令查看当前系统的路由表。
    arp -a 命令查看 ARP 缓存的内容

  2. ARP and RARP
    ARP: IP->MAC 在局域网中广播IP地址，若某设备IP地址match，会回复其MAC地址。注意在ARP缓存中若已有该IP的MAC地址，则无需广播。
    RARP: MAC->IP

  3. gateway, router, switch和hub
    参考 https://www.xiaolincoding.com/network/1_base/what_happen_url.html

  • 网关gateway 一般是连接两个网络做转换用。

  • 路由器router - 工作在网络层
    路由器和交换机是有区别的。
    因为路由器是基于 IP 设计的，俗称三层网络设备，路由器的各个端口都具有 MAC 地址和 IP 地址；
    而交换机是基于以太网设计的，俗称二层网络设备，交换机的端口不具有 MAC 地址。
    路由器基本原理
    路由器的端口具有 MAC 地址(只接收与自身地址匹配的包，遇到不匹配的包则直接丢弃。)，因此它就能够成为以太网的发送方和接收方；同时还具有 IP 地址，从这个意义上来说，它和计算机的网卡是一样的。
    当转发包时，首先路由器端口会接收发给自己的以太网包，然后路由表查询转发目标，再由相应的端口作为发送方将以太网包发送出去。
    在网络包传输的过程中，源 IP 和目标 IP 始终是不会变的，一直变化的是 MAC 地址，因为需要 MAC 地址在以太网内进行两个设备之间的包传输。

  • 交换机switch 工作在MAC层。交换机的设计是将网络包原样转发到目的地。
    注意：计算机的网卡本身具有 MAC 地址，并通过核对收到的包的接收方 MAC 地址判断是不是发给自己的，如果不是发给自己的则丢弃；相对地，交换机的端口不核对接收方 MAC 地址，而是直接接收所有的包并存放到缓冲区中。因此，和网卡不同，交换机的端口不具有 MAC 地址。
    交换机的 MAC 地址表主要包含两个信息：一个是设备的 MAC 地址，另一个是该设备连接在交换机的哪个端口上。
    当 MAC 地址表找不到指定的 MAC 地址会怎么样？这种情况下，交换机无法判断应该把包转发到哪个端口，只能将包转发到除了源端口之外的所有端口上，无论该设备连接在哪个端口上都能收到这个包。这样做不会产生什么问题，因为以太网的设计本来就是将包发送到整个网络的，然后只有相应的接收者才接收包，而其他设备则会忽略这个包。
    此外，如果接收方 MAC 地址是一个广播地址，那么交换机会将包发送到除源端口之外的所有端口。
    以下两个属于广播地址：
    MAC 地址中的 FF:FF:FF:FF:FF:FF
    IP 地址中的 255.255.255.255

  • 集线器hub 工作在物理层。感觉就像一堆金属线的连接而已。收到包后群发到所有端口。

  1. 键入网址到网页显示期间发生了什么？
    https://www.xiaolincoding.com/network/1_base/what_happen_url.html#%E8%AF%BB%E8%80%85%E9%97%AE%E7%AD%94
    ①浏览器解析url
    ②生成一个http请求协议包，把协议包的发送委托给操作系统
    ③操作系统在发送协议包之前先要获取服务器的IP地址。如果在本地的浏览器缓存、操作系统缓存或者hosts文件中存在对应的IP地址，就不需要再访问本地的DNS服务器了。如果不存在，访问本地的DNS服务器，由本地DNS服务器对进行递归访问，即按照层级向下访问，最后得到IP地址。
    ④得到ip地址后。进行TCP连接，三次握手。
    ⑤握手之后，把请求层层封装，通过网卡将数据发送到交换机。交换机会进行校验以及查找交换表转发，到达路由器。路由器把MAC层扒皮，查看目的ip，然后根据路由表选择下一跳，再进行MAC层封装。重复这个过程，最后到达服务器。
    ⑥到达服务器后，会对数据包进行扒皮并且校验。使用FCS校验码校验二进制序列的正确性。在MAC层看目的MAC是不是自己，在网络层看目的ip是不是自己，同时知道上层协议是TCP还是UDP协议。在TCP中知道这是一个什么保文，请求保文、响应报文还是结束连接的报文。通过端口号知道这是交给那么应用进程的。
    ⑦应用进程知道你访问的是什么资源，那么就给客户端返回一个Http响应协议包，把资源封装在其中。通过同样的流程把数据返回给客户端。
    ⑧浏览器拿到数据后，对数据进行渲染，解码，变成了一个页面显示在浏览器上。

  2. 浏览器输入URL后回车，页面没有出现怎么排查问题？
    https://www.xiaolincoding.com/network/1_base/what_happen_url.html#%E8%AF%BB%E8%80%85%E9%97%AE%E7%AD%94
    最直接的办法就是抓包，排查的思路大概有：
    先确定是服务端的问题，还是客户端的问题。先确认浏览器是否可以访问其他网站，如果不可以，说明客户端网络自身的问题，然后检查客户端网络配置（连接wifi正不正常，有没有插网线）；如果可以正常其他网页，说明客户端网络是可以正常上网的。
    如果客户端网络没问题，就抓包确认 DNS 是否解析出了 IP 地址，如果没有解析出来，说明域名写错了，如果解析出了 IP 地址，抓包确认有没有和服务端建立三次握手，如果能成功建立三次握手，并且发出了 HTTP 请求，但是就是没有显示页面，可以查看服务端返回的响应码，如果是404错误码，检查输入的url是否正确，如果是500，说明服务器此时有问题，如果是200，F12看看前端代码有问题导致浏览器没有渲染出页面。
    如果客户端网络是正常的，但是访问速度很慢，导致很久才显示出来。这时候要看客户端的网口流量是否太大的了，导致tcp发生丢包之类的问题。
    总之就是一层一层有没有插网线，网络配置是否正确、DNS有没有解析出 IP地址、TCP有没有三次握手、HTTP返回的响应码是什么。

8.关于TCP 3次握手：
https://www.xiaolincoding.com/network/1_base/what_happen_url.html#%E8%AF%BB%E8%80%85%E9%97%AE%E7%AD%94
输入http地址->dns域名解析拿到目标ip地址->tcp初始化syn包，进入syn_sent状态->ip层拼接ip头->arp协议获取路由器的mac地址->拼接mac头->网卡将网络包（syn包）发给路由器。这个过程就是第一个syn包发出去的过程，经过各个路由器转发后，到达了接收方，接收方就开始扒开mac头、ip头，然后送到tcp层，tcp协议栈检查tcp头是一个syn包，于是就进入syn_recv状态，然后回复syn、ack报文给对方。
注意：客户端发送给服务端的第一个网络包是tcp三次握手中第一个syn报文，也是要经过ip层，数据链路层，交换机，路由器。

  1. 关于网卡收包和发包的过程
    下面这个连接不错
    https://www.junmajinlong.com/coding/tcp_socket/

  2. 关于5种IO模型
    https://www.junmajinlong.com/coding/IO_Model/

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