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网络知识-疑惑自解

2017-01-03  本文已影响0人  小小青蛙不怕风吹雨打

TCP/IP相关的网络知识整理。一些疑惑的简单理解。

一些名词的解析

  1. 连接：收包方需要确认收到，就是有连接。TCP就需要ACK确认。
    ACK超时没收到，TCP会重发数据包。
  2. 顺序：收包顺序和发包顺序一致是有序的。TCP这种流式协议是有序的，udp这种数据报是无序的。
  3. 边界：边界用于确认收到一个完整的包。TCP是流协议，需要应用层区分；UDP 的recv返回值>=0，就是单个包的长度了。
    UDP的一种丢包：UDP的recv传入的缓存空间要是小于内核收到的数据报大小，这个数据报将被丢弃。
  4. MTU：最大传输单元，可以理解成IP层最大的分片大小，超出这个大小，就需要分片了。
    这个值一般由链路层限制，以太网：1500，PPPoE:1492，X.25协议：576。UDP常常限制包大小为1400或者512。
    可以用ping命令检测这个值，例如：ping -l 1600 -f www.baidu.com会返回需要分片的信息。

一些疑惑自解

  1. TCP的ACK包的ack一般都是syn+payload，SYN和FIN的ack为什么要+1，他们的payload是0啊?
    答：如果不+1无法确认收到。用FIN就好理解了，如果ack不+1，那么不能区分这个ACK是确认之前的数据全部收到还是确认这个FIN收到了。
  2. UDP的包长度有限制吗？TCP会自己分片数据送给ip层传输，UDP怎么处理，它的包怎么分片的？
    答：UDP报文的长度字段是有两个字节的。UDP直接把包交给ip层，IP层自己根据MTU分配，目标机器的ip层组装。所以最好是限制大小1400，避免被分片。
  3. IP层分片重组怎么判断重组失败，丢弃整个数据报？用定时器吗？
    答：不用定时器？收到分片时，会检查内存消耗，这时清理最旧的分片，相应的数据包也就不能重组成功了。

    一个blog http://blog.chinaunix.net/uid-22577711-id-3219806.html

  4. accept函数返回的socket连接和listen的socket是同一个吗？
    答：不是同一个。accept成功会生成一个新的socket，这个socket连接与listen的socket的ip和端口一样，不一样是这个socket是已连接的，可以获取到客户端的ip和端口。

怎么确定连接断掉了。

TCP要确认，UDP就不用了。

  1. recv返回==0，对端关闭连接。
  2. recv返回<0，检查下errno。如果是errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN，连接还是正常的，其他的连接断掉了。
  3. 使用getsockopt判断连接是否异常。一个简单的判断，只要有错误，就认为连接断掉了。
{
    int type = 0;
    socklen_t typesize = sizeof(type);
    int iCode = getsockopt(socket_id, SOL_SOCKET, SO_ERROR, (char*)&type, &typesize);
    return (iCode == 0);
}

有个特殊情况：TCP连接的一端奔溃后，对端是收不到任何信息的。
这个时候需要心跳包了：

  1. TCP本身提供了keep-alive机制，当TCP连接不使用一段时间后，发keep-alive包检测下。
    补充：keep-alive默认是不开的。一般服务器用，避免半连接占用资源。
  2. 应用层自己收发心跳包，确定连接是否正常。好处：可以同时支持TCP和UDP，可以计算延时啥的。
    补充：应用层缓冲区满了，可以直接认为连接不可用，比较方便，毕竟应用层的缓冲区一般是很大的。

PS：在学习样例里SetKeepAlive的函数，兼容windows、mac、linux

为什么要用TCP_NODELAY，TCP的延时问题是怎么样的

很多文章会说到这个。这里简单描述下。
延迟确认与Nagle算法同时起作用时，会造成延时增加。描述起来是这样一个情况：

  1. 客户端发送第一个小数据包
  2. 服务器收到，触发延迟确认
  3. 客户端发送第二个小数据包，但是第一个包还没收到ACK，触发Nagle算法，延迟发送。

问题就来了，第二个小数据包要等待服务器超时确认后才发送。
有选项解决这个问题：

  1. TCP_NODELAY：关闭Nagle算法，小包立即发送
  2. TCP_QUICKACK：关闭延迟确认，只生效一次，需要每次recv后重新设置

PS：还有个问题会增加延时，TCP有超时重传的机制，丢包后延时不可避免要增加。这个超时时间由系统决定。
所以对时效性要求高的应用（如：实时对战游戏）会选择UDP，浪费带宽，快速重传。

PS：在学习样例里SetNoBlock的函数，兼容windows、mac、linux

组播是个什么东西。单播和广播比较好理解，组播不清楚具体怎么工作的。

ipv4和ipv6里都有专门的组播地址，标识的是一个组而不是单独终端。
一般编程用不到，大概是路由器层面才用到。
组播地址列表。

ipv6没有广播地址255.255.255.255，但是有特殊的多播地址FF02::1，同样的作用。

奇怪的问题

  1. UDP的bind出错，错误码10022，错误消息“提供了一个无效的参数”。
    windows上，udp的socket先connect，再bind出这个错误。bind需要在connect之前调用。

  2. 开发测试时，把本机同时当成客户端和服务器端，wireshark不能抓取数据包。设置路由解决。
    例如本地ip是192.168.2.186，网关是192.168.0.1。
    添加路由：route add 192.168.2.186 mask 255.255.255.255 192.168.0.1 metric 1
    删除路由：route delete 192.168.2.186 mask 255.255.255.255 192.168.0.1 metric 1

    参考blog http://www.cnblogs.com/luhouxiang/p/3606976.html

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