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网络交互之网络接入
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网络架构如何给抖音提质之网络提速
网络提速的优化之路

网络交互之网络接入

刷抖音网络是怎么交互的

互联网

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是计算机网络中的一个协议，用于将IP地址转换为物理地址，即MAC地址。在一个以太网（Ethernet）网络中，数据包的传输是基于MAC地址的，而不是IP地址（因为数据包的传输在物理层和数据链路层进行，而MAC地址是数据链路层中的一个唯一标识符。IP地址则属于网络层。这两者的功能和作用不同，因此在不同的层次上扮演不同的角色。）

从有线的网络，接到各个运行商的网络，运行商和抖音服务器接通

路由

作同网段的话，会在中间有一个有IP的交换机（可能是虚拟的）

SDN（Software-Defined Networking，软件定义网络）是一种网络架构和管理方法，旨在通过将网络控制平面（Control Plane）和数据转发平面（Data Plane）分离，并将网络控制逻辑集中在一个集中式控制器中，从而实现网络的灵活性、可编程性和集中管理。在传统的网络架构中，网络设备（如交换机和路由器）通常负责自身的控制和数据转发，这导致了网络配置和管理的复杂性。而在SDN中，控制平面由一个集中式控制器管理，控制器通过与数据转发设备进行通信来决定数据包的路径和处理。
简单地说，主机A发送数据给主机B时，在网络上要经过一系列设备（包括终端，路由器等），在这一过程中寻找到一条从主机A到主机B的最佳路径并发送数据，就称为路由。

路由发包原理：
- 同网段：配置网段即可默认添加静态路由。获取对端MAC直接发包（通过查找目标主机的MAC地址并创建一个数据帧来实现的）
  
  在某些网络设备中，当你配置了一个与本地子网不同的目标网段时，设备会自动添加一个静态路由，以便将数据包转发到这个目标网段。这个静态路由是手动配置的，但由于设备有这样的功能，使得你在添加特定目标网段的路由时，可以更加方便。
  
  静态路由和网关路由是网络中两种不同的路由类型：
  1. 静态路由： 如前面所述，静态路由是手动配置的，你需要明确指定目标网络的IP地址、子网掩码以及下一跳的IP地址。静态路由的管理比较简单，但在网络拓扑变化频繁的情况下可能需要频繁地手动更新路由表。
  2. 网关路由（Default Gateway）： 网关路由是指设备使用的默认路由，用于发送到外部网络或未知目标网络的数据包。它通常表示设备的下一跳，用于发送所有未知目标的数据包。网关路由可以被视为一种特殊的静态路由，用于处理所有非本地子网的数据包。
  添加静态路由的步骤可以因设备而异，但通常如下：
  1. 登录到你的网络设备（如路由器、交换机）的管理界面或命令行界面。
  2. 寻找路由配置部分，可能会在网络设置或路由设置下。
  3. 添加一个新的静态路由条目。你需要提供目标网络的IP地址、子网掩码和下一跳的IP地址。下一跳地址是指数据包应该转发到的设备。
  4. 保存配置并应用静态路由。
  例子：假设你有两个局域网，A网段是 192.168.1.0/24，B网段是 192.168.2.0/24，你希望在设备上配置一个静态路由，以便从A网段访问B网段。
  - 目标网段：192.168.2.0/24
  - 子网掩码：255.255.255.0
  - 下一跳地址：192.168.1.2（B网段中的设备IP）
  在命令行界面上，可能会类似这样配置：
```
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2
```
  这将在路由器上添加一个静态路由，将数据包发送到B网段的下一跳设备。
- 跨网段：配置网关路由。获取网关MAC地址发包
路由一定是对称的吗？
- 不一定，是网状的，两台主机在通信时走的链路很有可能不相同。
路由工作在哪一层协议？
- 网络层（ip地址)，但也未必。路由的过程中会用到很多协议，不一定全部工作在网络层。比如OSPF协议（开放式最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF））就工作在传输层
路由是改ip地址吗？
- 不是。路由是改mac，找到发包口。在报文发送过程中源ip地址和目标ip地址是不会改变的 。那发送过程中怎么找到下一跳呢？是发送ARP请求，通过链路层修改mac地址，每经过一个设备，源mac和目的mac都会修改。

网卡是计算机中的一个硬件组件，通常被称为网络适配器。它位于计算机内部，负责将计算机与网络相连，处理数据包的封装和解封，以及通过网络传输数据。网卡具有一个独特的MAC地址，用于在局域网中标识设备。在计算机网络中，网卡和网线是协同工作的。计算机上的网卡通过网线连接到网络设备，如交换机、路由器或调制解调器。数据通过网卡被封装成数据帧，然后通过网线传输到其他设备。

以太网网卡和Wi-Fi网卡是两种不同类型的网络接口卡，它们在连接方式、传输媒介和用途上有一些区别：

连接方式：
- 以太网网卡： 以太网网卡通常通过有线电缆连接到网络。它们使用以太网协议来进行数据传输，例如使用Ethernet标准。
- Wi-Fi网卡： Wi-Fi网卡通过无线信号连接到网络。它们使用Wi-Fi协议（例如802.11标准）在无线信号范围内进行数据传输。
- 以太网网卡和网线适用于有线连接，Wi-Fi网卡适用于无线连接，它们分别满足不同类型的网络需求。
传输媒介：
- 以太网网卡： 以太网网卡使用物理电缆（如网线）来传输数据，通常在局域网内提供高速、稳定的连接。
- Wi-Fi网卡： Wi-Fi网卡通过无线电波在空中传输数据，适用于无线网络环境，但信号可能受到干扰和距离限制。
用途：
- 以太网网卡： 以太网网卡通常用于连接到有线局域网，如在家庭、办公室或数据中心中。
- Wi-Fi网卡： Wi-Fi网卡适用于无线网络环境，如连接到无线路由器或公共Wi-Fi热点，允许移动性和灵活性。
移动性：
- 以太网网卡： 由于连接是有线的，以太网网卡的移动性相对较低，通常需要插入到有线网络插座。
- Wi-Fi网卡： Wi-Fi网卡适用于移动设备，允许连接到不同的Wi-Fi网络，从而在不同位置进行无线通信。

综上所述，以太网网卡和Wi-Fi网卡是为不同网络环境设计的网络接口。以太网网卡适用于有线连接，提供高速和稳定性，而Wi-Fi网卡适用于无线连接，提供了移动性和灵活性。选择哪种类型的网卡取决于你的网络需求和使用情况。

ARP协议

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

逻辑同网段才能发送ARP
- 先找到下一跳，再发送ARP，不断迭代，一定是一级一级跳的
- 广播不能跨网段
ARP请求广播，ARP应答单播
- 回应的时候只给发送ARP的主机回复
免费ARP？ARP代理？
- 免费ARP：简单来说，当一个新的mac进入一个网段时，通过一个广播的ARP，告诉网段内其他节点自己的存在
免费 ARP（Gratuitous ARP）包是一种特殊的 ARP 请求，它并非期待得到 IP 对应的 MAC 地址，而是当主机启动的时候，发送一个 Gratuitous ARP 请求，即请求自己的 IP 地址的 MAC 地址。

免费 ARP 数据包有以下 3 个作用：
- 该类型报文起到一个宣告作用。它以广播的形式将数据包发送出去，不需要得到回应，只为了告诉其他计算机自己的 IP 地址和 MAC 地址。
- 可用于检测 IP 地址冲突。当一台主机发送了免费 ARP 请求报文后，如果收到了 ARP 响应报文，则说明网络内已经存在使用该 IP 地址的主机。
- 可用于更新其他主机的 ARP 缓存表。如果该主机更换了网卡，而其他主机的 ARP 缓存表仍然保留着原来的 MAC 地址。这时，可以发送免费的 ARP 数据包。其他主机收到该数据包后，将更新 ARP 缓存表，将原来的 MAC 地址替换为新的 MAC 地址。
- ARP代理：类似于我们开vpn，存在一个代理，劫持本来的ARP，发往另一个地方，以达到某个目的

IP协议

唯一标识，互联网通用。抖音客户端一个，服务端一个。
Mac地址不能代替IP地址吗？
- 二层协议很多，存在不适用mac地址的网络设备，通过ip协议进行了一次封装，主要是进行了地址的统一，不同的协议统一起来
IPv4不够用，怎么解决？:
- IPv6 （尽管IPv6的推广逐渐增加，但由于历史原因，IPv4仍然广泛使用，并且在许多地方仍然是主要的IP协议。网络设备和服务提供商正在逐步过渡到IPv6，以解决IPv4地址耗尽的问题并为未来的互联网发展做准备。）
- NAT （NAT代表"Network Address Translation"，即网络地址转换。它是一种网络通信技术，常用于将一个IP地址转换为另一个IP地址，以实现在不同网络之间的数据包转发和共享。
  
  NAT的主要目的是在具有私有IP地址的局域网内部和外部的公共网络之间建立连接。在IPv4地址不足的情况下，NAT成为一种常用的解决方案，因为它允许多个设备共享同一个公共IP地址。）
  - 家里的路由器，查看家里设备的ip地址一般都是192.168.xxx.xxx，称为内部地址。而路由器存在一个外部ip地址，所有的内部用户通过这个ip地址向外部发送数据
  - 多个内网客户端访问同一个目标地址+端口，源端口恰好一样，是否冲突？
    - NAT不仅仅改ip，而且改端口，源端口一样时，会在NAT设备上维护一张表，映射到不同的端口
    - 举个例子
    - 假设你家里有一个路由器，连接了多台设备，包括一台电脑和一台手机。路由器的公共IP地址是123.45.67.89。
    1. 内部设备发送请求： 你的电脑想要访问一个外部网站，比如www.example.com。你在电脑上输入了网址并按下回车键。此时，电脑会生成一个出站数据包，其中包含要访问的网站的IP地址（例如，IP地址为 203.0.113.5）和端口号。
    2. NAT映射创建： 当数据包从电脑出发，到达路由器时，路由器会将电脑的私有IP地址和端口号（例如，192.168.1.2:54321）映射到它的公共IP地址和一个新的端口号（例如，123.45.67.89:12345）。这个映射信息会被记录在NAT表中。
    3. 数据包传输： 路由器会将数据包发送到外部网站的IP地址，并将源IP地址和端口号改为路由器的公共IP地址和映射的端口号。外部服务器接收到数据包后，会将响应数据包发送回路由器的公共IP地址和端口号。
    4. NAT映射还原： 路由器接收到响应数据包后，会查找NAT表，找到之前创建的映射信息。它将目标IP地址和端口号还原为电脑的私有IP地址和端口号，并将响应数据包发送到电脑。
    5. 电脑接收响应： 你的电脑接收到响应数据包，显示网站的内容在浏览器上。
    这个过程中，NAT起到了关键作用。它允许多台设备共享一个公共IP地址，通过将内部设备的私有IP地址和端口号映射到公共IP地址和端口号，实现内部设备与外部网络的通信。这样，你的家庭网络中的多台设备可以共享同一个IP地址，节省了IP地址的使用。