网络 | Jerold‘s PNote

TCP/IP协议族

ARP：IP地址和物理地址的转换

1 2	Type 0x800:ip opt 1:request 2:reply 3: 4:

arp -a查看arpcache

ICMP：测试网络，实际上是IP协议的一部分，由每一个IP协议模块实现，包含8位type、8位code、16RCR和32位content

一般type只用到

Destination Unreachable Message

Type 3
Code
  0 = net unreachable;
  1 = host unreachable;
  2 = protocol unreachable;
  3 = port unreachable;
  4 = fragmentation needed and DF set;
  5 = source route failed.
content unused

Redirect Message

Type 5
Code
  0 = Redirect datagrams for the Network.
  1 = Redirect datagrams for the Host.
  2 = Redirect datagrams for the Type of Service and Network.
  3 = Redirect datagrams for the Type of Service and Host.
content Gateway Internet Address

Echo or Echo Reply Message

Type
  8 for echo message;
  0 for echo reply message.
The data received in the echo message must be returned in the echo reply message.

**DNS: **客户端使用DNS协议查询目标主机IP

1 2	cat /etc/resolv.conf # dns server ip host [cname] # loop up dns ip

上层协议通过封装使用下层协议服务

通过分用向应用传递

以太网帧：

MTU=1500

Type:

0x800 : ip
0x806 : arp
0x835 : rarp

IP协议

无状态(UDP、HTTP)、无连接、不可靠的服务

IP分片：数据报标识、标志和片偏移

所有数据用于相同标识值
保留位|DF(禁止分片)|MF(更多分片)
实际偏移 off<<3，因此每个分片都是8的整数倍

何时分片：20 ipv4_header+1480 ipv4_dgrm

路由：

route	# 查看路由表
route add
route del
echo 1>/proc/sys/net/ipv4/ip_forward	# 转发功能

TCP协议

面向连接，可靠传输、基于字节流

可靠传输保证：

应答机制：每个TCP报文段必须得到回答，seqno和ackno
超时重传：定时重传未应答的报文段
重组器：保证TCP报文段有序

UDP和IP则有上层协议处理数据确认和超时重传

URG：紧急指针

PSH：立即从接收缓存区读数据

RST：复位报文，重连？？会不会丢掉数据呢，我在cs144设置流erro

TCP选项

kind=3：窗口扩大因子：N<<M[0, 14]

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling
kind=4，5：SACK：选择性确认，只发丢失报文，边沿块8字节

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_sack

半关闭状态：

发送FIN关闭数据写，继续数据接收

收到结束报文关闭连接

超时重传

发送六次，TIMEO指数增长

1 2	➜ ~ cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries 6

TCP状态转移

客户端：

connect发送SYN，进入SYN_SENT
调用close或shutdown发送SYN。进入FIN_WAIT_1

孤儿连接：应用关闭并且处于主机FIN_WAIT_2状态

TIME_WAIT状态：等待2MSL(TCP最大生存时间)才能完全关闭

RFC 1122建议MSL=2min

可靠终止TCP连接：确保收FIN、ACK，否则发送复位报文
保证迟来的TCP被丢弃而不会进入下一个新的化身，因为端口无法被打开两次，这样保证了不会影响下一次连接

通过SO_REUSEADDR选项强制关闭

服务端：

listen进入LISTEN状态
收入到SYN放入内核等待队列，同时发送SYN，ACK进入SYN_RCVD状态
收到ACK进入ESTABLISHED，双方能数据交互了
收到FIN进入CLOSE_WAIT，等待服务器应用关闭
发送FIN进入LAST_ACK
收到ACK关闭连接

复位报文：

当请求连接端口处于TIME_WAit，客户端将收到RST

通过SO_LINGER发送RST异常终止

半连接状态会收到RST

TCP数据流

交互数据：包含很少字节，实时性要求高，telnet、ssh
成块数据：通常位MTU，要求传输效率，ftp

Nagle算法：双方通信任意时刻最多发送一个未被确认的TCP报文段，自适应性：确认越快，发送越快

带外数据

总是立即被发送，TCP利用紧急指针实现带外数据

紧急指针指向最后一个带外数据的下一个字节

OOB被放入带外缓存，SO_OOBINLINE使其放入TCP接收缓存

TCP超时重传

默认最少3次重传底层IP和ARP开始接管

默认TCO重传15次

➜  ~ cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1   
3
➜  ~ cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2
15

拥塞控制：控制SWND变量

看到用了cubic算法

1 2	➜ ~ cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_congestion_control cubic

慢启动+拥塞避免：

CWND初始值为2~4个SMSS

CWND+=min（N，SMSS）N指此次确认包含的，之前未被确认的字节数

超过慢启动门限(ssthresh)，线性增加

每个RTT时间重新计算

或每收到对新数据的确认报文段就更新：CWND+=SMSS*SMSS/CWND

倘若是传输超时，政策不变：

ssthresh=max(FlightSize/2, 2*SMSS)

CWMD<=SMSS

快速重传+快速恢复：

若接收3个重复确认报文：ssthresh=max(FlightSize/2, 2* SMSS), CWND=ssthresh+3*SMSS
每收到1个重复确认时，CWND=CWND+SMSS
收到新数据确认时，CWND=ssthresh

通信案例

HTTP代理服务器：

正向代理：

设置环境变量http_proxy，任务http请求都将由代理服务器代理

export http_proxy="host:port"

方向代理：

服务器转发请求到内部网络进行代理并返回

透明代理：

只能设置在网关上，数据必然经过网关

部署squid代理：

1
2
3

acl localnet src xxx/x
http_access allow localnet
sudo service squid3 restart

HTTP请求

GET http://www.baidu.com/index.html HTTP/1.0
User-Agent:Wget/1.12(linux-gnu)
Host:www.baidu.com
Connection:close

GET、HEAD、OPTIONS、TRACE、PUT和DELETE等方法时等幂的，POST多次发送则影响服务器资源

linux提供HEAD、GET、POST来快速测试Web服务器

HTTP应答

HTTP/1.0 200 OK
Server:BWS/1.0
Content-Length:8024		# 消息体非空必须指定
Content-Type:text/html;charset=gbk
SetCookie:BAIDUID=A5B6C72D68CF639CE8896FD79A03FBD8:FG=1;expires=Wed,04-
Jul-42 00:10:47 GMT;path=/;domain=.baidu.com
Via:1.0 localhost(squid/3.0 STABLE18)

使用cookie保存状态，“BAIDUID”指定Cookie的名字，“expires”指定Cookie的生存时间，“domain”和“path”指定该Cookie 生效的域名和路径

这里每行都要\r\n，空行只包含\r\n