计算机网络复习总结3

Posted 2023-02-28 王嘻嘻-

1.23 说一说TCP里的 reset 状态。

1. TCP异常终止（reset报文）

TCP的异常终止是相对于正常释放TCP连接的过程而言的，我们都知道，TCP连接的建立是通过三次握手完成的，而TCP正常释放连接是通过四次挥手来完成，但是有些情况下，TCP在交互的过程中会出现一些意想不到的情况，导致TCP无法按照正常的四次挥手来释放连接，如果此时不通过其他的方式来释放TCP连接的话，这个TCP连接将会一直存在，占用系统的部分资源。在这种情况下，我们就需要有一种能够释放TCP连接的机制，这种机制就是TCP的reset报文。reset报文是指TCP报头的标志字段中的reset位置一的报文。

2. RST标志位（Reset）

RST表示复位，用来关闭异常连接，在TCP的设计中它是不可或缺的。就像上面说的一样，发送RST包关闭连接时，不必等缓冲区的包都发出去（不像上面的FIN包），直接就丢弃缓存区的包发送RST包。而接收端收到RST包后，也不必发送ACK包来确认。

TCP处理程序会在自己认为的异常时刻发送RST包。
例如，A向B发起连接，但B之上并未监听相应的端口，这时B操作系统上的TCP处理程序会发RST包。

又比如，AB正常建立连接了，正在通讯时，A向B发送了FIN包要求关连接，B发送ACK后，网断了，A通过若干原因放弃了这个连接（例如进程重启）。网通了后，B又开始发数据包，A收到后表示很迷，不知道连接哪来的，就发了个RST包强制把连接关了，B收到后会出现connect reset by peer错误。

1. TCP异常终止的常见情形

   （1）客户端尝试与服务器未对外提供服务的端口建立TCP连接，服务器将会直接向客户端发送reset报文。

   （2）客户端和服务器的某一方在交互的过程中发生异常（如程序崩溃等），该方系统将向对端发送TCP reset报文，告之对方释放相关的TCP连接。

   （3）接收端收到TCP报文，但是发现该TCP的报文，并不在其已建立的TCP连接列表内，则其直接向对端发送reset报文。

   （4）在交互的双方中的某一方长期未收到来自对方的确认报文，则其在超出一定的重传次数或时间后，会主动向对端发送reset报文释放该TCP连接。

   （5）有些应用开发者在设计应用系统时，会利用reset报文快速释放已经完成数据交互的TCP连接，以提高业务交互的效率。

1.24 如何利用UDP实现可靠传输？

1. 实现方法：

   （1）将实现放到应用层，然后类似于TCP，实现确认机制、重传机制和窗口确认机制；

   （2）给数据包进行编号，按顺序接收并存储，接收端收到数据包后发送确认信息给发送端，发送端接收到确认信息后继续发送，若接收端接收的数据不是期望的顺序编号，则要求重发；（主要解决丢包和包无序的问题）

2. 已经实现的可靠UDP：

   （1）RUDP 可靠数据报传输协议；

   （2）RTP 实时传输协议

   为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务；例如：组播或单播网络服务下的交互式视频、音频或模拟数据。

   （3）UDT

   基于UDP的数据传输协议，是一种互联网传输协议； 主要目的是支持高速广域网上的海量数据传输，引入了新的拥塞控制和数据可靠性控制机制（互联网上的标准数据传输协议TCP在高带宽长距离的网络上性能很差）；
   UDT是面向连接的双向的应用层协议，同时支持可靠的数据流传输和部分可靠的数据报服务；
   应用：高速数据传输，点到点技术(P2P)，防火墙穿透，多媒体数据传输；

1.25 报文乱序怎么办？

数据包会因为IP层所规划的路由链路的不同，导致数据包的接收顺序与发送顺序会有所不同，以及TCP是一种全双工的协议，乱序可能发生在正向链路，也可能发生在反向链路，这两种不同的情况给TCP带来的影响也会略有差异。

1. 正向链路乱序

   此时TCP会无法判断是数据包丢失还是乱序，因为丢包和乱序都会导致接收端收到次序混乱的数据包，造成接收端的数据空洞。TCP会将这种情况暂定为数据包的乱序，因为乱序是时间问题（可能是数据包的迟到），而丢包则意味着重传。当TCP意识到包出现乱序的情况时，会立即ACK，该ACK的TSER部分包含的TSEV值会记录当前接收端收到有序报文段的时刻。这会使得数据包的RTT样本值增大，进一步导致RTO时间延长。这对TCP来说无疑是有益的，因为TCP有充分的时间判断数据包到底是失序还是丢了来防止不必要的数据重传。当然严重的乱序则会让发送端以为是丢包一旦重复的ACK超过TCP的阈值，便会触发超时重传机制，以及时解决这种问题。

2. 反向链路（ACK）乱序

   顾名思义，如果发生这种情况，就会导致发送端窗口快速前移，这会导致发送端出现不必要的流量突发，影响网络带宽。

1.26 说一说你对IP分类的了解。

IP地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。 全0和全1的都保留不用。

1. A类：(1.0.0.0-126.0.0.0)（默认子网掩码：255.0.0.0或 0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
2. B类：(128.0.0.0-191.255.0.0)（默认子网掩码：255.255.0.0或0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
3. C类：(192.0.0.0-223.255.255.0)（子网掩码：255.255.255.0或 0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。
4. D类：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户 。
5. E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。

1.27 IP为什么要分类？

根据IP地址访问终端是通过路由器，路由设备当中有一张路由表，该路由表记录了所有IP地址的位置，这样就可以进行包的转发了，如果我们不区分网络地址，那么这张路由表当中就要保存有所有IP地址的方向，这张路由表就会很大，就像下面说的那样：如果不分网络位和主机位，路由器的路由表就是都是32位的地址，那所有的路由器维护的路由表会很大，转发速度会变慢（因为查询变慢）。而且所有的路由器都要有全Internet的地址，所有人的路由器都要有足够的性能来存下全网地址。估计建造这样的Internet成本是现在的几万倍，甚至更高。

有了网络地址，就可以限定拥有相同网络地址的终端都在同一个范围内，那么路由表只需要维护这个网络地址的方向，就可以找到相应的终端了。

1.28 IPV4和IPV6有什么区别？

IPv4和IPv6是是目前使用的两种Internet协议版本，IPv4和IPv6协议之间存在各种差异，包括它们的功能，但关键的一点是它生成的地址（地址空间）的数量的区别。

1. 协议地址的区别

   （1）地址长度

   IPv4协议具有32位（4字节）地址长度；IPv6协议具有128位（16字节）地址长度。

   （2）地址的表示方法

   IPv4地址是以小数表示的二进制数。 IPv6地址是以十六进制表示的二进制数。

   （3）地址配置

   IPv4协议的地址可以通过手动或DHCP配置的。

   IPv6协议需要使用Internet控制消息协议版本6（ICMPv6）或DHCPv6的无状态地址自动配置（SLAAC）。

2. 数据包的区别

   （1）包的大小

   IPv4协议的数据包需要576个字节，碎片可选 ；IPv6协议的数据包需要1280个字节，不会碎片。

   （2）包头

   IPv4协议的包头的长度为20个字节，不识别用于QoS处理的数据包流，包含checksum，包含最多40个字节的选项字段。

   IPv6协议的包头的长度为40个字节，包含指定QoS处理的数据包流的Flow Label字段，不包含checksum；IPv6协议没有字段，但IPv6扩展标头可用。

   （3）数据包碎片

   IPv4协议的数据包碎片会由转发路由器和发送主机完成。IPv6协议的数据包碎片仅由发送主机完成。

3. DNS记录

   IPv4协议的地址（A）记录，映射主机名；指针（PTR）记录，IN-ADDR.ARPA DNS域。

   IPv6协议的地址（AAAA）记录，映射主机名；指针（PTR）记录，IP6.ARPA DNS域

4. IPSec支持

   IPv4协议的IPSec支持只是可选的；IPv6协议有内置的IPSec支持。

5. 地址解析协议

   IPv4协议：地址解析协议（ARP）可用于将IPv4地址映射到MAC地址。

   IPv6协议：地址解析协议（ARP）被邻居发现协议（NDP）的功能所取代。

6. 身份验证和加密

   Pv6提供身份验证和加密；但IPv4不提供。

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