关于网络协议的若干问题(一)

1、当网络包到达一个网关的时候,可以通过路由表得到下一个网关的 IP 地址,直接通过 IP 地址找就可以了,为什么还要通过本地的 MAC 地址呢?

答:IP报文端到端的传输过程中,在没有NAT情况下,目的地址和源地址是不变的,但每通过一个网关,源MAC和目的MAC一直在变。所谓的下一跳,看起来是 IP 地址,其实是要通过 ARP 得到 MAC 地址,将下一跳的 MAC 地址放在目标 MAC 地址里面。

2、MAC 地址可以修改吗?

答:MAC 本来设计为唯一性的,但是后来设备越来越多,而且还有虚拟化的设备和网卡,有很多工具可以修改,就很难保证不冲突了。但是至少应该保持一个局域网内是唯一的。

3、TCP 重试有没有可能导致重复下单?

答:因为 TCP 层收到了重复包之后,TCP 层自己会进行去重,发给应用层、HTTP 层。还是一个唯一的下单请求,所以不会重复下单。

那什么时候会导致重复下单呢?因为网络原因或者服务端错误,导致 TCP 连接断了,这样会重新发送应用层的请求,也即 HTTP 的请求会重新发送一遍。

如果服务端设计的是无状态的,它记不住上一次已经发送了一次请求。如果处理不好,就会导致重复下单,这就需要服务端除了实现无状态,还需要根据传过来的订单号实现幂等,同一个订单只处理一次。

还会有的现象是请求被黑客拦截,发送多次,这在 HTTPS 层可以有很多种机制,例如通过 Timestamp 和 Nonce 随机数联合起来,然后做一个不可逆的签名来保证。

4、IP 地址和 MAC 地址的关系?

答:IP 是有远程定位功能的,MAC 是没有远程定位功能的,只能通过本地 ARP 的方式找到。

5、如果最后一跳的时候,IP 改变了怎么办?

答:对于 IP 层来讲,当包到达最后一跳的时候,原来的 IP 不存在了。比如网线拔掉了,或者服务器直接宕机了,则 ARP 就找不到了,所以这个包就会发送失败了。

对于 IP 层的工作就结束了。但是 IP 层之上还有 TCP 层,TCP 会重试的,包还是会重新发送,但是如果服务器没有启动起来,超过一定的次数,最终放弃。

6、TCP 层报平安,怎么确认浏览器收到呢?

答:TCP 报平安,只能保证 TCP 层能够收到,不保证浏览器能够收到。但是可以想象,如果浏览器是你写的一个程序,你也是通过 socket 编程写的,你是通过 socket,建立一个 TCP 的连接,然后从这个连接里面读取数据,读取的数据就是 TCP 层确认收到的。

7、ARP 协议属于哪一层?

答:ARP 属于哪个层,一直是有争议的。比如《TCP/IP 详解》把它放在了二层和三层之间,但是既然是协议,只要大家都遵守相同的格式、流程就可以了,在实际应用的时候,不会有歧义的。

8、 层级之间真实的调用方式是什么样的?

答:其实下层的协议知道上层协议的,因为在每一层的包头里面,都会有上一层是哪个协议的标识,所以不是一个回调函数,每一层的处理函数都会在操作系统启动的时候,注册到内核的一个数据结构里面,但是到某一层的时候,是通过判断到底是哪一层的哪一个协议,然后去找相应的处理函数去调用。

此文章为10月Day10学习笔记,内容来源于极客时间《趣谈网络协议》,推荐该课程。

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