Linux高性能服务器编程——ch1笔记

第1章 TCP/IP 协议族

1.1 TCP/IP 协议族体系结构以及主要协议

数据链路层
网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介（比如以太网、令牌环等）上的传输。
协议：ARP、RARP，实现IP地址和机器物理地址之间的转换。
网络层
数据包的选路和转发。WAN使用路由器（中间节点）连接分散的主机或LAN。
协议：IP，逐跳确定通信路径；ICMP，补充，检测网络连接，如ping。
传输层
为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。
数据链路层（驱动程序）封装了物理网络的电气细节；网络层封装了网络连接的细节；传输层则为应用程序封装了一条端到端的逻辑通信链路，它负责数据的收发、链路的超时重连等。
协议：TCP，为应用层提供可靠的（超时重传、数据确认）、面向连接（TCP连接，内核数据结构）的和基于流（没有边界、长度限制）的服务；UDP，为应用层提供不可靠、无连接（发送时指定IP地址等信息）和基于数据报（以指定长度为最小单位截断读出）的服务；SCTP，传输电话信号而设计。
应用层
处理应用程序的逻辑。
协议：telnet，远程登录协议，在本地完成远程任务；OSPF，动态路由更新协议，路由间通信；DNS，机器域名到IP地址的转换。

1.2 封装

封装实现上层协议使用下层协议提供的服务。


帧（以太网帧、令牌环帧）的最大传输单元（MTU）限制数据报分片传输。

1.3 分用

当帧到达目的主机时，将沿着协议栈自底向上依次传递。各层协议依次处理帧中本层负责的头部数据，以获取所需的信息，并最终将处理后的帧交给目标应用程序。依靠头部信息中的类型字段实现。

1.4 测试网络

LAN网络IP地址。

1.5 ARP协议工作原理

网络层地址（IP地址）至任意物理地址（MAC地址）的转换。
工作原理：主机向自己所在的网络广播一个ARP请求（ 00:16:d3:5c:b9:e3 > ff:ff:ff:ff:ff:ff），该请求包含目标机器的网络地址。此网络上的其他机器都将收到这个请求，但只有被请求的目标机器会回应一个ARP应答（ 08:00:27:53:10:67 > 00:16:d3:5c:b9:e3），其中包含自己的物理地址。

在构建ARP应答时填充目的端以太网地址，并将发送端和目的端交换，并修改操作字段。
arp [-a] [-d] [-s]命令：ARP维护一个高速缓存，保存经常访问的映射。
tcpdump命令：抓取机器之间交换的以太网帧。

ARP 请求和应答是从以太网驱动程序发出的。
路由器也将接收到以太网帧 1, 因为该帧是一个广播帧。

1.6 DNS工作原理

分布式域名服务系统，存放动态更新的机器名和IP地址的映射。

保存DNS服务器IP地址：/etc/resolv.conf
访问DNS服务器：host [-t]

1.7 socket 和 TCP/IP 协议族的关系

数据链路层、网络层、传输层协议是在内核中实现的，因此操作系统需要实现一组系统调用，使得应用程序能够访问这些协议提供的服务。实现这组系统调用的 API主要有两套：socket 和 XTI。
socket功能：一是将应用程序数据从用户缓冲区中复制到 TCP/UDP 内核发送缓冲区，或者是从内核 TCP/UDP 接收缓冲区中复制数据到用户缓冲区，以读取数据；二是应用程序可以通过它们来修改内核中各层协议的某些头部信息或其他数据结构，从而精细地控制底层通信的行为。比如可以通过 setsockopt 函数来设置 IP 数据报在网络上的存活时间。