后端-打开抖音互联网会发生什么

青训营

刷抖音视频会涉及那些协议呢？

• 域名解析 DNS
• 视频下载/HTTP
• 图片下载/HTTP
• 评论API/HTTP

1 刷抖音网络是怎么交互的？

1.1 网络接入-互联网

1.2 网络接入-路由

往同网段如何发包、交互？
在网段通信时，数据包中的地址就是源IP，目标IP，源MAC，目标MAC，根本用不到网关，而当检测到需要把数据包发到远程网络时，这时，目标MAC就必须改变了，在还没有出内网时，目标MAC必须写成网关的MAC地址发出去，当网关收到时，再把目标MAC地址改成下一跳的MAC地址发出去，而源IP和源MAC以及目标IP不曾改变，就算到达了公网上，目标MAC仍然在不断改变着，直到最后，这个数据包到达目标IP的网络，最终通信结束！
详细参考连接：
同网段和不同网段间的通信

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

10.10.10.0/24
这是表示一个IP或网段的方法，/前面是ip或者子网，/后面的数字是掩码中高位算起1的位数，24就是掩码有24个1，就是255.255.255.0

路由一定是对称的么？
路由不一定是对称的，可以对称，也可以不对称。

路由是工作在哪一层协议？
网络层

网络层的功能：
定义了基于IP协议的逻辑地址
连接不同得媒介类型
选择数据通过网络得最佳路径

那路由是改的IP地址吗？
不是改IP地址，是改MAC地址。目标IP地址是一直不变的，改的是目标MAC地址。
路由是改MAC地址，找到发包口。

1.3 网络接入-ARP协议

• 逻辑同网段才能发送ARP
• ARP请求广播，ARP应答单播

免费ARP？

• 把实时的ip和mac变更消息第一时间通告到全网，及时的更新全网的ARP表项
• 免费ARP用于做地址冲突检测

ARP代理？

• 代理ARP是ARP协议的一个变种。对于没有配置缺省网关的计算机要和其他网络中的计算机实现通信，网关收到源计算机的 ARP 请求会使用自己的 MAC 地址与目标计算机的 IP地址对源计算机进行应答。代理ARP就是将一个主机作为对另一个主机ARP进行应答。

ARP本质上是查找下一跳的MAC，不是请求目标地址。

1.4 网络接入-IP协议

Internet Protocol（网际互连协议）

• 唯一标识，互联网通用。
• Mac地址不能代表IP地址吗？
  MAC层位于OSI七层协议中数据链路层，mac地址是以太网链路寻址的解决方案。
  IP地址有分层。IP 划分有规律，方便寻路
• IPv4不够用，一般怎么解决的？
  IPv6
  NAT

1.5 网络接入-NAT

多个内网客户端访问同一个目标地址+端口，源端口恰好一样，冲突了？
用端口识别不同的主机。
NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文意思是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Internet Protocol）地址出现在Internet上。顾名思义，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）翻译成合法网络IP地址的技术。因此我们可以认为，NAT在一定程度上，能够有效的解决公网地址不足的问题。

1.6 网络传输-数据包

1.7 网络传输-先请求DNS

1.8 网络传输-DNS的传输协议UDP

UDP本身相对简单，但是想用好UDP很难。

• 发包每次发多少？怎么避免分片？（MTU， （最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）用来通知对方所能接受数据服务单元的最大尺寸，说明发送方能够接受的有效载荷大小），有限制，就需要分片）
• 怎么知道没丢包？
• 怎么权衡传输效率和质量？

1.9 网络传输-TCP三次握手

拔了网线，连接会断吗？
不会马上断掉。在需要长连接的网络通信程序中，经常需要心跳检测机制，来实现检测对方是否在线或者维持网络连接的需要。这一机制是在应用层实现的，对应的，在TCP协议中，也有类似的机制，就是TCP保活机制。
TCP保活机制

1.9 网络传输-TCP三次握手

MSS（Maximum Segment Size，最大报文长度），是TCP协议定义的一个选项，MSS选项用于在TCP连接建立时，收发双方协商通信时每一个报文段所能承载的最大数据长度。

1.9 网络传输-TCP传输

为什么老问你Timewait?
确保连接正常关闭。
防止新的连接建立异常。
Timewait需要等待MSL。MSL是Maximum Segment Lifetime英文的缩写，中文可以译为“报文最大生存时间”，他是任何报文在网络上存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。

丢包怎么办？
重传，有ACK机制。

1.10 网络协议-HTTP/HTTP1.1

为什么不直接用TCP通信呢？
为什么互联网上那么多用HTTP通信？

HTTP只是多加了一层规矩。HTTP依然是TCP，只是这个规矩让用户更清晰/更简洁。
HTTP1.1哪些优化？

• 长连接，不用每次发送请求都需要建立一个TCP连接
• 部分传输
• HOST
• 缓存
• 。。。

1.11 网络传输-HTTPS

1.11 网络传输-SSL/TLS握手

SSL（Secure Sockets Layer）协议既安全套接字层协议，TLS（Transport Layer Security）协议即安全传输层协议。SSL与TLS协议详解

2 刷抖音为什么又快又稳？

2.1 网络提速-HTTP2.0

3 总结回顾