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TCP/IP协议FAQ(一)

2013-10-29 14:01:36         来源:u011832277的专栏  
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TCP/IP协议FAQ(一)
 

【Data Link】

1. 环回接口地址必须是127.0.0.1吗?

   形如127.x.x.x的A类IP都可作为环回接口的地址,但常用的是127.0.0.1。

2. 环回接口为什么没有输入处理?

   发送到环回接口的数据报实质上被送到网络层的输入队列中,因此数据报没有离开网络,也就不可能从链路上接收到目标地址为环回接口地址的数据帧,所以不存在输入处理。

3. SLIP、环回和以太网接口,三者有何不同?

   SLIP和环回接口没有链路层首部和硬件地址,环回接口没有输入处理,而以太网接口都有。

4. SLIP和以太网接口如何分用输入帧,环回接口如何分用输出分组?

   SLIP将帧直接放进IP输入队列中,以太网接口则根据帧类型字段放到对应的协议输入队列中,环回接口则按目的地址族放到对应的输入队列中。

 

【ARP & RARP】

1. 何时发送ARP请求,何时应答ARP请求?

   当单播发送IP数据并且查询ARP高速缓存失败时,就会广播一个询问目的主机硬件地址的ARP请求;当接收到ARP请求的主机就是该请求所要查找的目的主机或目的主机的ARP代理服务器时,就会单播一个ARP应答。

2. 为什么两者的以太网帧类型不同?

   ARP值为0x0806,RARP为0x8035,其实对于发送方来说,利用ARP的op字段可以区分RARP,但对于接收方,由于ARP实现在内核中,而RARP一般实现为服务器,所以为了更易区分,就单独用另一个值标识。

3. 设计RARP服务器有哪些问题?

   一是怎么发送以太网帧以响应请求,这与系统相关。二是当存在多个服务器时,同时发送响应帧会造成以太网冲突,这可以通过分主从服务器和随机延时来优化避免。

4. ARP在等待应答时,它会如何处理发往给定目的的多个报文?

   在大多数的实现中,在等待一个ARP应答时,只将最后一个报文发给特定目的主机。Host Requirements RFC要求实现中必须防止这种类型的ARP洪泛,建议最高速率是每秒一次。

5. 免费ARP有什么作用?

   一般的ARP请求用于查询目标硬件地址,并等待应答。而免费的ARP发出请求并不一定期望应答,这可以有两方面的作用:

   1)一个主机可以确定是否存在相同IP地址的另一主机

   2)当本机硬件地址改变时,通知其它主机更新ARP高速缓存。

6. ARP如何映射一个IP多播地址?

   先获取IP多播地址的低23位,再与常量0x01005e7f0000按位或,结果就是对应的多播硬件地址。

 

 

【IP】

1. 何时何地分片?

   当数据报长度大于链路接口MTU且DF=0时,开始分片,分片可发生在源主机,也可发生在中途路由器

2. 如何分片?

   1)计算每个分片的数据长度(不含IP首部),除后一个分片外,其它分片数据长度为8字节的倍数。

   2)除复制对应数据外,还复制原始分组的首部及(部分)选项到新的每个分片中,更新新分片首部的头部长度、总长度、MF标志和偏移量。如果原始分组已经是分片,那么MF=1,否则最后一个分片MF=0,其余MF=1。

3. 何时何地重装?

   由于分片可以有不同的路由,而且中途路由器可能再次分片,因此只有目标主机才能重装所有分片。当接收端第一次收到一个MF或偏移量非零的分组时,则该分组就是一个必须被重装的分片,于是开始重装。

4. 如何重装?

   1)使用4元组{源地址,目标地址,协议,16位标识}为唯一标识查找当前分片所属的数据报(分片表),如果没有找到,则创建分片表,按偏移量将当前分片插入到分片表,并启动重装定时器。

   2)如果重装定时器超时后,还没有组装好一个完整的IP数据报,此时如果已经收到第一个分片,则向源主机返回ICMP超时差错,最后丢弃收到的所有分片;否则,提交数据给适当的传输层处理。

5. 哪些分组能被转发,何时转发?

   到达非最终目的地系统的分组,且当系统配置为可转发或分组包含源路由时,才能被转发,但下列类型的分组除外:1)链路层广播 2)环回分组 3)网络0和E类目标地址 4)D类目标地址。

 

 

【ICMP】

1. ICMP报文有哪些类型,何时何地生成这些报文?

   包括请求、应答、差错和重定向4种,其中前两者可统一为查询类。请求当需要查询的时候由进程生成,应答由当内核收到请求报文时生成,当主机发出的数据报无法成功地提交给目的主机时,目的主机或中间路由器的IP或传输协议生成差错报文,并返回给原来的系统。

2. 内核怎么处理收到的ICMP报文?

   ICMP是一种传输层协议,其协议号为1,当IP层收到一个ICMP报文时,分用交给ICMP协议输入处理,ICMP协议输入根据其类型分别处理:1)请求---生成适当的应答报文 2)差错---提交给适当的传输层协议处理 3)应答---提交给等待ICMP报文的进程 4)重定向---更新路由表,并提交给等待的进程。

3. 怎么发送ICMP报文?

   构造ICMP报文-->计算ICMP检验和-->封装到IP数据报中->提交给IP协议输出处理,对于用户进程,须使用原始IP机制才能发送。

 

 

【TCP & UDP】

1. 为什么TCP首部存在首部长度字段,而UDP却没有?

   TCP首部存在选项,如mss,timestame,nop和wscale等。

2. 为什么这两种协议首部前面都是源和目的端口?

   当TCP收到一个ICMP差错时,必须检查两个端口号以决定差错对应于哪个连接;只有当UDP套接口连接到对端时,用户进程才会收到ICMP差错,例如当服务器未运行时,返回的ICMP端口不可达消息。

3. 当收到TCP或UDP数据包时,怎么提交给应用层?

   提交给绑定了目标地址或通配地址的那个插口,如果两者都有绑定(通过设置SO_REUSRADDR实现),则提交到目标地址的那个插口。

4. 计算首部检验和时,为什么要引入伪首部?

   这是因为考虑到IP层的可能差错,TCP和UDP需要验证数据包是否被递送到正确的协议和目的主机。

5. UDP何时会计算检验和,如何区分是否使用了检验和?

   UDP的检验和是可选的,当系统没有禁止(udpcksum非零)时,发送方会计算检验和,接收方还须输入分组检验和非零才会计算检验和。如果检验和字段非零,那么就使用了,反之没有。

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