打开抖音互联网会发生什么？ | 豆包MarsCode AI刷题

夭要7夜宵
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刷抖音网络是怎么交互的？

网络接入-互联网

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网络接入-路由

  • 路由一定是对称的吗？
  • 路由工作在哪一层？
  • 路由改的是 MAC，找到发包口

网络接入-ARP 协议

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网络接入-ip 协议

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网络接入-nat

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网络传输-数据包

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网络传输-数据包传送

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网络传输-先请求 DNS

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网络传输-DNS底层协议 UDP

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网络传输-TCP 三次握手

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TCP 传输中 Seq 和 ACk

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刷抖音为什么又快又稳？

网络提速

  • 多图并发下载

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  • 多路复用

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  • 网络提速-Quic/HTTP 3.0

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  • 数据中心分布：扩大数据中心的分布，来提高传播范围 image.png

  • 同运营商访问策略：访问相同的运营商来提速 image.png

  • 静态资源：CDN、缓存加速，但是需要考虑成本

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  • 网络提速：动态 API,优化请求路径

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网络稳定

容灾案例

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主动降级容灾

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兜底策略容灾

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故障排查

故障明确

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故障止损

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分段排查

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常用操作

使用一些常用操作，如 dig 查询 dns 问题等，进行排查

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总结

UDP Socket 实现 ack，感知丢包重传？

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一、学会 UDP socket 编程

  1. 在 UDP 编程中，首先要创建套接字（socket），使用socket()函数，指定地址族（通常为 AF_INET 表示 IPv4）和套接字类型（SOCK_DGRAM 表示 UDP）。
  2. 绑定本地地址和端口（可选，如果不绑定，系统会自动分配），使用bind()函数。
  3. 发送数据使用sendto()函数，接收数据使用recvfrom()函数，需要指定对方的地址信息。

二、先从简单的 ack 学习，客户端等待 ack 再发包

  1. 客户端发送一个数据报给服务器。
  2. 服务器收到数据报后，立即回复一个包含 ack 信息的数据包给客户端。
  3. 客户端在发送数据后，进入等待状态，等待服务器返回的 ack 包。如果在一定时间内（通过设置套接字超时时间实现）没有收到 ack，则认为数据丢失，重新发送数据。

三、什么时候客户端认为是丢包？

当客户端发送数据后，在预设的超时时间内没有收到服务器回复的 ack 包时，就认为数据包丢失。可以通过设置套接字选项SO_RCVTIMEO和SO_SNDTIMEO来控制接收和发送超时时间。

四、重传怎么考虑效率？

  1. 采用指数退避算法：第一次重传等待一个固定时间 T，第二次重传等待 2T，第三次等待 4T，以此类推，直到达到最大重传次数。
  2. 只重传未被确认的数据：记录已发送但未收到 ack 的数据报，有选择地进行重传，避免重复发送已经被确认的数据。

五、能不能不阻塞只穿丢掉的中间的段？

  1. 可以采用选择性重传（Selective Repeat）协议。在这种协议中，发送方和接收方都有一个缓冲区来存储发送和接收的数据。
  2. 接收方收到乱序的数据时，会将其放入缓冲区，并向发送方发送 ack，告知已经收到的数据序号。
  3. 发送方根据接收方的 ack 信息，只重传丢失的数据段，而不是从丢失数据段开始的所有后续数据段。这样可以在一定程度上避免阻塞，提高传输效率。

三台网段内的服务器，模拟实现一个路由器

方法一：Linux 操作系统配置方法

  1. 了解 Linux 的路由配置方式

    • 在 Linux 中，路由配置主要通过route命令或修改网络配置文件来实现。route命令可以用来查看、添加和删除路由表项。例如，route add -net [目标网络] netmask [子网掩码] gw [网关]用于添加路由。
    • 也可以编辑/etc/sysconfig/network - scripts/ifcfg - [网卡名]文件，添加GATEWAY=[网关IP]来配置默认网关。

  2. 确保是同网段直连可达的环境。在三台机器上另外配置 IP 网段和路由

    • 首先，为每台机器配置同一网段的 IP 地址。例如，使用ifconfig [网卡名] [IP地址] netmask [子网掩码]命令。
    • 然后，确保每台机器之间可以通过ping命令互相访问，验证网络连通性。
    • 在每台机器上配置默认路由，指向正确的网关（如果有）。

  3. 一台机器做客户端，一台机器做路由器，一台机器做服务端

    • 选择一台机器作为客户端，配置其默认网关为路由器的 IP 地址。例如，在客户端机器上执行route add default gw [路由器IP]。
    • 选择另一台机器作为路由器，开启 IP 转发功能。在 Linux 中，编辑/etc/sysctl.conf文件，将net.ipv4.ip_forward = 1，然后执行sysctl - p使配置生效。
    • 第三台机器作为服务端，配置其 IP 地址，并确保其网络服务正常运行。

  4. 客户端配置到达服务器的下一跳指向路由器，路由器上配置到达服务端的路由

    • 在客户端上，添加到达服务端网段的路由，下一跳指向路由器的 IP 地址。例如，route add - net [服务端网段] netmask [子网掩码] gw [路由器IP]。
    • 在路由器上，添加到达服务端网段的路由。例如，route add - net [服务端网段] netmask [子网掩码] gw [服务端直接相连的接口IP]。
    • 客户端可以通过ping来验证是否可以访问服务端。如果配置正确，客户端可以成功ping通服务端。

方法二：用户态 socket 编程实现简易 route 软件

  1. 收到指定的包后，做转发

    • 使用用户态 socket 编程，创建原始套接字（SOCK_RAW）来捕获网络数据包。在 Linux 中，可以使用socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW)创建套接字。
    • 当收到数据包时，解析数据包的目的 IP 地址。如果数据包的目的 IP 地址不是本地地址，则根据路由表将数据包转发到相应的下一跳。
    • 转发数据包时，需要重新计算 IP 头的校验和等相关字段。

  2. 注意是修改报文的 MAC。不是修改 IP

    • 在转发数据包时，需要修改数据包的 MAC 地址。可以通过获取下一跳的 MAC 地址来实现。
    • 使用ARP协议来获取下一跳的 MAC 地址。当收到一个需要转发的数据包时，首先检查本地ARP缓存，如果没有对应的 MAC 地址，则发送ARP请求来获取。
    • 修改数据包的以太网头部（MAC 地址），而不修改 IP 头中的源 IP 和目的 IP 地址。

  3. 实现一个对称路由。这样可以实现 TCP 交互

    • 为了实现对称路由，在处理 TCP 连接时，需要记录 TCP 连接的状态和相关信息。
    • 当收到 TCP SYN 包时，建立一个连接状态表，记录源 IP、源端口、目的 IP、目的端口等信息。
    • 当收到 TCP ACK 包时，根据连接状态表来判断是否是合法的连接，并进行相应的转发操作。这样可以确保 TCP 连接的双向交互能够正常进行。

  4. 可以通过 ping 来验证

    • 在实现简易路由软件后，可以通过ping命令来验证网络连通性。从客户端向服务端发送ping包，检查是否能够收到服务端的响应。
    • 如果ping包能够成功转发并收到响应，说明简易路由软件的基本功能已经实现。

  5. 可以支持 traceroute 吗？

    • 要支持traceroute，简易路由软件需要处理ICMP的TTL超时消息。
    • 当收到一个ICMP的TTL超时消息时，软件需要生成并返回一个ICMP的TTL超时响应给源主机。
    • 在转发ICMP包时，需要递减TTL字段，并在TTL为 0 时生成TTL超时消息。这样，traceroute工具就可以正常工作，显示出经过的路由路径。

如何在路由器上配置端口转发？

写一个简单的C语言代码，实现模拟路由器的基本功能

如何测试模拟路由器的性能？

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