关于网络协议的若干问题(一)

1、当网络包到达一个网关的时候，可以通过路由表得到下一个网关的 IP 地址，直接通过 IP 地址找就可以了，为什么还要通过本地的 MAC 地址呢？

答：IP报文端到端的传输过程中，在没有NAT情况下，目的地址和源地址是不变的，但每通过一个网关，源MAC和目的MAC一直在变。所谓的下一跳，看起来是 IP 地址，其实是要通过 ARP 得到 MAC 地址，将下一跳的 MAC 地址放在目标 MAC 地址里面。

2、MAC 地址可以修改吗？

答：MAC 本来设计为唯一性的，但是后来设备越来越多，而且还有虚拟化的设备和网卡，有很多工具可以修改，就很难保证不冲突了。但是至少应该保持一个局域网内是唯一的。

3、TCP 重试有没有可能导致重复下单？

答：因为 TCP 层收到了重复包之后，TCP 层自己会进行去重，发给应用层、HTTP 层。还是一个唯一的下单请求，所以不会重复下单。

那什么时候会导致重复下单呢？因为网络原因或者服务端错误，导致 TCP 连接断了，这样会重新发送应用层的请求，也即 HTTP 的请求会重新发送一遍。

如果服务端设计的是无状态的，它记不住上一次已经发送了一次请求。如果处理不好，就会导致重复下单，这就需要服务端除了实现无状态，还需要根据传过来的订单号实现幂等，同一个订单只处理一次。

还会有的现象是请求被黑客拦截，发送多次，这在 HTTPS 层可以有很多种机制，例如通过 Timestamp 和 Nonce 随机数联合起来，然后做一个不可逆的签名来保证。

4、IP 地址和 MAC 地址的关系？

答：IP 是有远程定位功能的，MAC 是没有远程定位功能的，只能通过本地 ARP 的方式找到。

5、如果最后一跳的时候，IP 改变了怎么办？

答：对于 IP 层来讲，当包到达最后一跳的时候，原来的 IP 不存在了。比如网线拔掉了，或者服务器直接宕机了，则 ARP 就找不到了，所以这个包就会发送失败了。

对于 IP 层的工作就结束了。但是 IP 层之上还有 TCP 层，TCP 会重试的，包还是会重新发送，但是如果服务器没有启动起来，超过一定的次数，最终放弃。

6、TCP 层报平安，怎么确认浏览器收到呢？

答：TCP 报平安，只能保证 TCP 层能够收到，不保证浏览器能够收到。但是可以想象，如果浏览器是你写的一个程序，你也是通过 socket 编程写的，你是通过 socket，建立一个 TCP 的连接，然后从这个连接里面读取数据，读取的数据就是 TCP 层确认收到的。

7、ARP 协议属于哪一层？

答：ARP 属于哪个层，一直是有争议的。比如《TCP/IP 详解》把它放在了二层和三层之间，但是既然是协议，只要大家都遵守相同的格式、流程就可以了，在实际应用的时候，不会有歧义的。

8、 层级之间真实的调用方式是什么样的？

答：其实下层的协议知道上层协议的，因为在每一层的包头里面，都会有上一层是哪个协议的标识，所以不是一个回调函数，每一层的处理函数都会在操作系统启动的时候，注册到内核的一个数据结构里面，但是到某一层的时候，是通过判断到底是哪一层的哪一个协议，然后去找相应的处理函数去调用。

此文章为10月Day10学习笔记，内容来源于极客时间《趣谈网络协议》，推荐该课程。