计算机网络相关 02

1 IP数据报格式

2 以太网首部：

3 何时收到RST包：

答：1.端口未打开；2.请求超时；3.提前关闭；4.在一个已关闭的socket上收到数据。

4 TCP的流量控制

答：使用窗口机制来进行流量控制的（receive window）。
1.建立连接开始，发送方发送一个窗口大小给接收方，接收方回传一个窗口大小给发送方，两者最小为发送方的窗口大小设置值。
2.发送方每次发送的时候都是选择窗口大小和MSS（最大报文段长度）中最小的字节长度进行发送报文段；因为一般窗口大小都会大于MSS，所以可以连续发送多个报文段。
3.接收方在接收到报文段之后，存入缓存区，同时计算剩余缓冲区大小，从而在发送确认报文时加上新设置的窗口大小给发送方，通知发送方更新发送窗口大小和滑动位置。
4.如果接收方没有接收到某一段报文，会发送三次确认，接收方收到连续三次确认，会立即快速重发丢失报文段，而不是等到重发定时器时间到再重传。这就是快速重传机制。
5.发送方可以不用等到每次发送的报文段确认了才发下一个报文段，如果有个别报文段没有确认，可以通过后面确认的报文段来确认而不用重发，一般来说，接收方可以每两个报文段发送一次确认，提高效率。
6如果接收方缓冲区已满，这时回传给发送方的窗口大小为0，通知发送方不要再发，这时发送方会启动一个坚持定时器，每隔一段时间，发送窗口大小设置成0，内容为一个字节的报文，去探测接收方的窗口情况，如果缓冲区已经有空位，这时回传给发送方的确认报文里窗口大小就不是0，发送方又可以继续发送。
7.6中有一个问题，就是接收方可能会每次只取走了缓冲区中几个字节，而造成缓冲区不是满的情况，导致发送方只能发送几个字节报文，就是所谓的小段报文，大量的小段报文效率低下，所以引入了Nagle算法，如果缓冲区没有空出MSS长度字节，那么就不能让发送方发送。

5 TCP的拥塞控制。

答：拥塞控制也是类似上述的窗口机制，这里使用的是拥塞窗口（congestion window）。
1.慢开始。最初拥塞窗口大小设置成1个MSS长度字节，且设定一个慢开始门限ssthresh，没有超过这个门限都是慢开始，超过就是拥塞避免算法。发送拥塞窗口大小报文段后，如果接收到确认，就翻倍，1、2、4、8、、、(如果门限是12，那么8后面到12而不是到16)只要还是慢开始阶段都是这样。
2.如果达到门限值，这时就改变算法，采用增1方式，就是每次不是翻倍而是加一来改变窗口大小，这时增长就由指数变成线性。
3.如果发现网络已经拥塞了，那么把门限ssthresh设置成当前窗口大小的一半，实际窗口变成1，然后重新执行慢开始过程。如何判断达到门限，这里是通过没有接收到回传的确认报文来判断已经拥塞了，从而改变算法的。
4.如果发现需要快速重传，也就是接收到三次确认，那么判断当时网络快要拥塞但还没有拥塞，所以执行快速恢复机制，也就是说这时门限ssthresh设定成当前窗口的一半，但是不执行慢开始，而是设置当前窗口为门限值，然后执行拥塞避免算法，即增一。
5.3的处理过程会导致网络中多个TCP连接同时拥塞的时候，一下子都同时降到1，重新开始执行慢开始，这叫全局同步，会导致通信量突然下降，网络恢复后又突然增多。因此采用RED（随机早期检测）算法。就是维持两个参数，队列最小门限和最大门限，来一个分组时计算平均队列长度，丢弃大于最大门限的，保留小于最小门限的，在最大和最小之间的就按概率丢弃。

6 IP数据包校验和算法和TCP数据包校验和算法。

答：1、IP数据包校验和：
1.写入校验和：1、把校验和16位置为0，也就是第11和12字节；2.按16位分拆头部，包括源和目的地址，所以就有20字节，得到5个双字节数据；3.把这5个数据相加，得到的数据如果高16位不为0，那么再分拆，得到高16位和低16位，然后反复分拆和相加这高低16位，直到高16位为0；4.把16位写入校验和16位。
2.验证校验和：不要上面的第一步，直接执行第2、3步，然后得到的校验和如果取反不等于0，那么表明校验错误。
3.例如：IP头为：4500 0031 89F5 0000 6E06 0000(校验和字段) DEB7 455D C0A8 00DC。这个要计算发送时的校验和时：就是校验和字段设置为0，然后分拆成16位，然后相加，也就是4500 + 0031 +89F5 + 0000 + 6e06+ 0000 + DEB7 + 455D + C0A8 + 00DC =3 22C4，然后是0003+22C4=22C7，所以校验和为~22C7=DD38，即校验和字段填充的是DD38。
4.另外，接收端接收到校验和，计算方式如下：以上面为例，4500 + 0031 +89F5 + 0000 + 6E06+ DD38 + DEB7 + 455D + C0A8 + 00DC =3 FFFC，然后0003+FFFC=FFFF，然后取反~FFFF=0，故校验和正确。
2.TCP数据包校验和：
1.TCP伪头部：源地址、目的地址、8位0、8位类型（TCP是6）、总长度（头部和数据段）。

2.TCP的校验和算法和IP一致，不过要计算的部分是：伪首部+头部+数据段，这三部分都要进行校验。

7 SSL/TLS和HTTPS

1.SSL/TLS协议的基本思路是采用公钥加密法，也就是说，客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。
2.保证公钥不被篡改：将公钥放在数字证书中。只要证书是可信的，公钥就是可信的。
3.公钥加密计算量太大，如何减少耗用的时间？每一次对话（session），客户端和服务器端都生成一个"对话密钥"（session key），用它来加密信息。由于"对话密钥"是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密"对话密钥"本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。
4.流程：1. 客户端向服务器端索要并验证公钥。2. 双方协商生成"对话密钥"。3. 双方采用"对话密钥"进行加密通信。
5.握手阶段四次通信：1.客户端发出请求（clientHello）：（1）支持的协议版本，比如TLS 1.0版；（2）一个客户端生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"；（3）支持的加密方法，比如RSA公钥加密；（4）支持的压缩方法。
2.服务器回应（serverHello）：（1）确认使用的加密通信协议版本，比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通信；（2）一个服务器生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"；（3）确认使用的加密方法，比如RSA公钥加密；（4）服务器证书。
3.客户端回应：从证书中获取服务器公钥，然后发送三个信息：（1）一个随机数。该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听。
（2） 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
（3） 客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。
4.服务器最后回应：计算生成本次会话的“会话密钥”，发送两个信息：（1）编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
（2）服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。