对计算机网络的探索 | 青训营笔记

是橙子啊
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这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第2篇笔记

1网络传输中的协议

1.1 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 --新增了一台服务器，发送免费ARP，让其它服务器进行刷新

    ​ --某个服务器新增了一个IP，提前发送免费ARP，提前发现同IP冲突

  • ARP代理

    中间设备先应答，劫持ARP请求，再回应将数据具体发送到哪个服务器

  • ARP本质就是查找下一跳MAC

1.2IP协议

MAC地址不能代替IP地址原因：IP地址对二层网络进行了统一，二层协议太多，没办法统一，因此IP地址对下层进行了封装，对网络传输进行了统一

1.3NAT

image.png 举个NAT的例子：

如果内部网络地址为10.0.1.1的主机希望访问互联网上地址为135.2.1.1的web服务器时，那么它会产生一个源地址S=10.0.1.1，端口号为3342；目的地址D=135.2.1.1，端口号为80的分组，当分组1到达执行网络地址转换的路由器时，该路由器就需要将分组1的源地址从内部专用IP地址转换为全局IP地址。转换后的结果为：源地址S=200.0.1.1，端口号为5001；目的地址D=135.2.1.1，端口号为80的分组

在不同局域网的内部网络的IP地址可以重复，大家都由NAT向外传输数据。

2.网络传输

2.1数据包的发送

image.png

2.2TCP协议

  • TCP的KeepAlive(保活)初衷

    1.客户端和服务器需要了解什么时候终止进程或者与对方断开连接

    2.应用进程之间没有任何数据交换，但仍然需要通过连接保持一个最小的数据流 KeepAlive是通过一个保活计时器实现的。当计时器被激发，连接一端将发送一个保活探测报文，另一端接收报文的同时会发送一个ACK作为响应。

  • 拔了网线，连接会断吗？

    如果有tcp的保活，则会断开；如果没有则不断开

    在握手过程和传输数据过程中seq和ack的变化

image.png seq是我方发送数据部分的第一位在整个data stream的位置，会根据传输了的信息长度进行改变

ack是期望对方的下一次seq是多少，它与当前接收的数据包的seq和数据长度有关

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2.3HTTP协议的迭代

http是对TCP的再封装，它让用户更清晰，更简洁

  • http1.1协议的优化

    • 长链接
    • 部分传输
    • Host
    • 缓存

  • https：对传输中的消息进行加密

    https是http协议的安全版本，是通过数字证书对客户端的验证

  • http2是对http1.1的升级

    http2协议新特性

    • 连接方式
    • 多路复用
    • 二进制协议帧
    • 服务端推送 http2.0多路复用，网好的环境下传输快，可以一次传多个请求，但当网络环境不好，会有队头阻塞的问题，而根据TCP协议，是要全部重传的，这样效率也会下降的。

TCP对此也进行了优化，option中指定要重传的序列化，只传丢掉的包就可以，但本质上没有解决队头堵塞问题

  • http3.0

    http3.0目前处于制订和测试阶段，是未来的全新的http协议，http3.0协议运行在QUIC协议之上，是在UDP的基础上实现了可靠传输，权衡传输速度与传输可靠性并加以优化，使用UDP将避免TCP的队头阻塞问题，并加快网络传输速度，但同样需要实现可靠传输的机制，http3.0不是http2.0的拓展，http3.0将会是一个全新的协议。

3网络提速

  • 对协议进行优化

    1.多路复用，但在弱网环境下有队头阻塞问题

    2.使用http3.0，解决了队头阻塞问题

  • 网络路径优化

    1.数据中心分布

image.png 2.同运营商访问

image.png 3.静态资源(图片视频)路径优化(CDN)

对静态资源进行一个缓存，在边缘机房做一些缓存，先检查是否有缓存，如果没有，再去找汇聚机房，然后再核心机房

image.png 4.动态API(播放/评论接口)路径优化(DSA)

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4.网络稳定

4.1容灾的概念

指在相同间隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的IT系统，互相之间可以进行健康状态监视和功能切换，当一处系统因意外(如火灾/地震等)停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。

4.2容灾过程

故障发生--->故障感知--->自动切换--->服务恢复

4.3容灾具体案例

  • 具体案例1

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  • 具体案例2

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  • 具体案例3

image.png 场景局限性：①web页面访问，无法嵌入sdk ②权限限制

  • 具体案例4

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4.4故障排查

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  • 故障明确

    • 什么业务？什么接口故障
    • 故障体现在哪里
    • 访问其它目标是否正常
    • 是否是修改导致的故障

  • 故障止损

    • 先止损再排查

    • 如何止损

    -   组件没有容灾，但是系统有没有？

    -   降级

  • 分段排查

    • 客户端排查

      • 客户端访问其他服务没问题吗？
      • 其他客户端访问目标服务没问题吗？

    • 服务端排查

      • 服务端监控/指标都正常吗
      • 手动访问一下正常吗
      • 分组件排查

    • 中间链路排查

      • 服务端跟客户端确保都没问题
      • 中间网络设备有没有问题？(交换机/路由器/网关LB)
      • 旁路的DNS有没有问题？

  • 网络故障排查常用命令

    • dig查询DNS问题
    • ping/telnet/nmap查询三层/四层连通性
    • Traceroute排查中间链路 ，丢包吗
    • iptables 查询客户端 防火墙的问题？
    • tcpdump

4.5 排查具体案例

  • 具体案例1

image.png 健康检查发生异常，导致正常结点被摘掉

  • 具体案例2

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  • 具体案例3

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  • 具体案例4

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4.6故障预防很重要

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4.7总结

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