这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第1篇笔记。本文旨在对网络原理和网络协议建立起整体的认识，并介绍网络提速和网络稳定的技术手段。

1. 网络接入

路由

• 路由不一定是对称的，其工作在IP层和传输层（动态路由协议）
• 路由修改MAC地址，找发包口，IP地址保持不变 ARP协议
• 逻辑同网段才能发送ARP，本质是查找下一跳的MAC
• ARP请求广播，应答单播
• 免费ARP（防止IP冲突） vs. ARP代理（网关，进行抢先应答） IP协议
• MAC地址不能代替IP地址，IP协议为了向下兼容
• NAT：利用IP+端口来解决IPv4地址不足的问题。

2. 网络传输

数据包发送全流程

• 先请求DNS
  • 递归解析、迭代解析
  • DNS传输协议：UDP协议
• TCP三次握手
  • 拔了网线，TCP连接不会中断。引入心跳检测机制
  • TCP协议Options字段可以携带MSS和时间戳信息
  • 第一次握手：客户端给服务器发送一个SYN段(在 TCP 标头中 SYN 位字段为 1 的 TCP/IP 数据包), 该段中也包含客户端的初始序列号(Sequence number = J)。
  • 第二次握手：服务器返回客户端 SYN +ACK 段(在 TCP 标头中SYN和ACK位字段都为 1 的 TCP/IP 数据包)， 该段中包含服务器的初始序列号(Sequence number = K)；同时使 Acknowledgment number = J + 1来表示确认已收到客户端的 SYN段(Sequence number = J)。
  • 第三次握手：客户端给服务器响应一个ACK段(在 TCP 标头中 ACK 位字段为 1 的 TCP/IP 数据包), 该段中使 Acknowledgment number = K + 1来表示确认已收到服务器的 SYN段(Sequence number = K)。
• HTTP/HTTP1.1
  • HTTP只是对TCP多加了一层规则，HTTP依然是TCP。
  • 主要的优化点：长连接、部分传输、HOST、缓存
• HTTPS：非对称加密加密密钥，对称加密加密HTTP

3. 网络提速

• HTTP2.0：多路复用(streams)
• QUIC/HTTP3.0：解决对头阻塞问题
  • UDP协议
  • 用户态实现
  • 0 RTT
  • 弱网传输优势
• 静态资源路径优化（CDN）：图片、视频
• 动态API路径优化：播放、评论接口

4. 网络稳定

• 容灾概念：故障发生、故障感知、自动切换、服务恢复
• 故障明确、故障止损、分段排查（客户端排查、服务端排查、中间链路排查）
  • dig查询DNS问题
  • ping/telnet/nmap查询三层/四层问题
  • traceroute排查中间链路
  • iptables
  • tcpdump