分佈式通訊基礎

1. 分佈式通訊基礎思惟導圖

　　

2. IP協議

2.1 ICMP協議

　　ICMP協議（Internet Control Message Protocol）,Internet控制報文協議，其做用就是探測網絡鏈接，該協議提供了簡單的出錯報告信息，發送的出錯報文會返回到發送數據的源端，發送端隨後可根據ICMP報文肯定發生錯誤的類型，並肯定如何才能更號地重發失敗的數據包。須要注意的是ICMP只負責報告錯誤，而如何處理特定的錯誤，則由發送端本身決定。

2.2 IPV4協議頭部

（1）版本：對於IPv4版本的IP協議來講，其值是4

（2）首部長度：用於指定當前IP頭部的總長度（單位爲32位），因爲該字段爲4位，因此最大十進制爲15，IP協議頭部的總長度爲15*32/8 = 60字節

（3）服務類型：用於分配優先級、延遲、吞吐量以及可靠性，該字段的最高3bit用於定義IP優先級，能夠定義8種不一樣的服務優先級。其次第3到第6bit用於定義最低延遲、最高吞吐量、可靠性和最小開銷，而最後1bit則必須置0，注意，第3至第6bit的定義中，至多隻能有一位置1，應用程序須要根據特定需求來進行置位

（4）長度：定義整個IP數據報的總字長

（5）認證：用於對IP數據報進行惟一標識，其值從一個隨機數開始，隨着發送的IP數據報每次加1，不過，對於字長超過MTU的IP數據報，拆分後發送的數據報具備相同的認證

（6）標誌：該字段長度爲3位，第一位爲保留字段，第2位置1則表示禁止對IP數據報拆分，若是將該位置置爲1，那麼網絡層將不會對IP數據報進行拆分，取而代之的是返回一個ICMP差錯報文，第3位表示是否含有更多的分片，除了最後一個分片之外，其它IP數據報都應該置爲1

（7）段偏移量：表示分片相對於原始IP數據報開始處的偏移量

（8）TTL：用於指定數據報到達目的地以前容許通過的最大路由跳數

（9）協議：表示當前上層所使用的協議類型

（10）校驗和：經過CRC算法計算出來，用於檢查接收到的數據是否正確

（11）源IP地址

（12）目的IP地址

（13）選項：40字節

2.3 路由與轉發規則

肯定了路由以後，將IP報文封裝成數據鏈路層的幀並轉發到對應端口上。

路由匹配規則：

（1）路由最長匹配原則：咱們優先選擇子網掩碼最長的路由表項進行匹配，由於掩碼越長，表示網絡號越長，表明其網絡範圍越小，越精確

（2）路由迭代查找原則

（3）默認路由匹配原則：在路由器中加入一條IP地址和子網掩碼均爲0.0.0.0的路由表項

子網掩碼的有趣解釋：
　　

做者：車小胖
連接：https://www.zhihu.com/question/56895036/answer/150953183
來源：知乎
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從前有一個地主，有256間房子，地主家的門牌號碼是「192.168.1」，那麼他家第一間房子的門牌號碼是192.168.1.0，第二間是192.168.1.1，…第256間的編號是192.168.1.255。

地主老了，須要把256間房子分給4個兒子，平均分配，每一個兒子能夠分64間。

請來一位先生主持公道，先生這麼來操做：
192.168.1.0-192.168.1.63 分給大兒子
192.168.1.64-192.168.1.127 分給二兒子
192.168.1.128 -192.168.1.191 分給三兒子
192.168.1.192-192.168.1.255 分給四兒子

那如何來描述四個兒子的子網網段呢？
192.168.1.0/26
192.168.1.64/26
192.168.1.128/26
192.168.1.192/26

/26是什麼鬼？
255.255.255.192的二進制是多少？ 「11111111-11111111-11111111-11」你們數數一共多少個1？不用數了，是26個1，爲了簡化子網掩碼的表示，用/26代替255.255.255.192。

按位與運算
咱們來看大兒子的網段192.168.1.0/26是如何獲得的？

以大兒子的房間爲例：
192.168.1.0-192.168.1.63

二進制表示：
192.168.1.0

11000000.10101000.00000001.00000000

192.168.1.63

11000000.10101000.00000001.00111111

首尾地址徹底相同的是多少？
11000000.10101000.00000001.00

數數一共多少位？26位！那麼用這個「192.168.1.0/26」就能夠表示大兒子全部房間。

對照房間的門牌號碼「192.168.1.199」，很顯然屬於四兒子的。

一個主機192.168.1.199/26 可否和直連主機192.168.1.200/24 通訊？能夠的，由於都是四兒子的房間。

一個主機192.168.1.199/26 可否和直連主機
192.168.1.1/24 通訊？ 不能夠， 由於一個是大兒子的房間，一個是四兒子的房間，沒法直連通訊！

3. TCP協議

　　TCP協議是一種面向鏈接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通訊協議，TCP協議支持超時重傳和確認機制，確保了發送消息的可靠性

3.1 TCP協議頭部結構

　　

3.2 3次握手和4次分手協議

A. 3次握手協議

（1）第一次握手：創建鏈接時，客戶端發送SYN包（syn=j）到服務器，並進入SYN_SENT狀態，等待服務器確認；SYN：同步序列編號

（2）第二次握手：服務器收到SYN包，必須確認客戶SYN(ack=j+1),同時發送一個SYN包（syn=k）,即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態

（3）第三次握手：客戶端收到SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED(TCP鏈接狀態)，完成3次握手

B. 4次分手協議

（1）第一次分手：主機1（能夠是客戶端也能夠是服務器），設置Sequence Number和Acknowledge NUmber，向主機2發送一個FIN報文段；此時主機1進入FIN_WAIT_1狀態，這表示主機1沒有數據要發送到主機2

（2）第二次分手：主機2收到主機1發送的FIN報文段，向主機1回覆一個ACK報文段，Acknowledgment Number爲Sequence Number加1；主機1進入FIN_WAIT_2狀態，主機2告訴主機1，爲贊成你的關閉請求

（3）第三次分手：主機2向主機1發送FIN報文段，請求關閉鏈接，同時主機2進入CLOSE_WAIT狀態

（4）第四次分手：主機1收到主機2發送的FIN報文段，向主機2發送ACK報文段，而後主機1進入TIME_WAIT狀態，主機2收到主機1的ACK報文段之後就關閉鏈接，此時，主機1等待2MSL後依然沒有收到回覆，證實server端已正常關閉，那號，主機1也能夠關閉鏈接了