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src/content/blog/CS144_notes_002.md

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+title: "字节序 & IPV4 地址 & ARP 协议"
+author: suo yuan
+pubDatetime: 2024-07-25T06:28:24Z
+featured: false
+draft: false
+tags:
+  - CS144_notes
+description: "CS114 课程的课程笔记"
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+
+# 字节序 & IPV4 地址 & ARP 协议
+
+## 字节排版和格式
+
+假设要发送 1024 ，十六进制是 0x0400 来表示。
+
+在小端法表示中，最低有效字节位于最低地址，也就是 0x00, 0x04 这么存储。
+
+在大端法表示中，最高有效字节位于最低地址，也就是 0x04, 0x00 这么存储。
+
+但通信双方处理器使用的的字节序未必一致。例如 Intel 和 AMD x86 处理器使用小端法，不过一些处理器支持双端法，然后由操作系统决定到底用小端还是大端。
+
+协议规范规定了使用大端，互联网所有协议都使用大端字节序。
+
+如果自身机器是小端字节序的话，可以写个测试:
+
+假设 TCP 端口为 80，存一个变量 `http_port = 80`
+
+```c
+uint16_t http_port = 80;
+if (packet->port == http_port) { ... } // ERROR
+```
+
+此时就可以比对，`http_port` 是小端存储，但 `packet->port` 则是大端，虽然实际上要存储的值都是 80，但测试失败。
+
+为了简化这个过程，C 提供了一些库函数: `htons()`, `ntohs()`, `htonl()`, `ntohl()`
+
+- htons: host to network short
+- ntohl: network to host long
+
+```c
+#include <arpa/inet.h>
+
+uint http_port = 80;
+uint16_t packet_port = ntohs(packet->port)
+
+if (packet_port == http_port) { ... } // OK
+```
+
+对于小端字节序表示来说，`ntohs()` 和 `htons()` 会调换字节的顺序，对于大端字节序来说，二者什么也不做，只是将参数返回。
+
+## IPV4 地址
+
+IPV4 地址长度为 32 位。通常分成4组写，例如: 192.168.1.1
+
+除了 IP 地址的标示，还有网络掩码 (netmask)。例如网络掩码 255.255.255.0，表示 IP 地址 和自己的前三个八位字节匹配的在同一网络中。而 255.255.252.0 则表示前 22 位相同的和自己在同一网络中。
+
+这就可以对两个 IP 地址和它们自己的掩码按位与来判断是否在同一网络中
+
+```c
+if ((A & netmask) == (B & netmask)) { ... }
+```
+
+可以使用 `ip addr` 查看自己的 IP 地址，有些发行版默认不装 [net-tools](https://net-tools.sourceforge.io/) 也就无法使用 `ipconfig`，但应该会带 [iproute2](https://git.kernel.org/pub/scm/network/iproute2/iproute2.git)。
+
+### 地址结构
+
+传统分为三种
+
+- 0 network(1 -> 7) host(8 -> 31)
+- 1 0 network(2 -> 15) host(16 -> 31)
+- 1 1 0 network(3 -> 23) host(24 -> 31)
+
+其中，network 部分表示为 administrative domain，比如 MIT，Stanford，host 部分具体指是该网络的哪个设备。
+
+但这种方式无法应对早就膨胀的互联网主机数量。
+
+现在 IPV4 已经结构化，称为 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。CIDR 可以自定义前缀长度，其大小为 2 的幂次。当说到 CIDR 地址时，也就是在说就是网络掩码的长度，例如 `192.168.1.0/24`，表示长度为 24 的网络掩码，表示其容纳了 256 个地址，`/16` 是长度为16的网络掩码，描述了 65536 个地址。
+
+[IANA](https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Assigned_Numbers_Authority) (Internet Assigned Numbers Authority)组织负责分配 IP 地址，其背后是 [ICANN](https://en.wikipedia.org/wiki/ICANN) (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)，ICANN 将工作委托给了 IANA。IANA 向区域互联网注册机构 (Regional Internet Registries, RIRs)分发了 `/8` (1600 万个地址)，每个州有自己的 RIR，目前总共有五个 RIR。
+
+> - 美洲互联网号码注册管理机构（American Registry for Internet Numbers，ARIN）管理北美、南极洲和部分加勒比地区事务
+> - 欧洲IP网络资源协调中心（RIPE Network Coordination Centre，RIPE NCC）管理欧洲、中东和中亚地区事务
+> - 亚太网络信息中心（Asia-Pacific Network Information Centre，APNIC）管理亚洲和太平洋地区事务
+> - 拉丁美洲及加勒比地区互联网地址注册管理机构（Latin American and Caribbean Internet Address Registry，LACNIC）管理拉丁美洲和部分加勒比地区事务
+> - 非洲网络信息中心（African Network Information Centre，AfriNIC）管理非洲事务
+
+## Longest Prefix Match
+
+路由器通过转发表决定转发数据包的链路，当数据包到达时，路由器会在转发表找到和该地址最匹配的条目，并以此决定转发链路。
+
+最长前缀匹配 (Longest Prefix Match, LPM)是 IP 路由用来决定转发地址的算法。
+
+## ARP, Address Resolution Protocol
+
+ARP 协议是网络层使用，用于发现与其直连的网络地址的 link 地址。设备自己有 IP 地址，但是它需要将数据报发送到哪个 link 上，ARP 协议解决了这个问题。每一层服务都有每一层用于标识的地址，IP 是网络层的地址，而 link 地址标示了特定的网卡，例如，Ethernet 地址是 48 bit。
+
+48 bit 的 Ethernet 地址以冒号分隔的 6 个组形式写入，例如: `0:18:e7:f3:ce:1a`。
+
+假设下面这个场景:
+
+![ARP协议图一](../img/CS144/gateway.png)
+
+中间的网关有两个网卡，分别连 A 和 B 两个主机。网关本身就是位于 A 所属的这部分网络中，但网关在只有一个 IP 地址的情况下无法正常工作。所以网卡或路由器具有多个接口，也就具有多个 IP 地址。
+
+![ARP协议图二](../img/CS144/new_gateway.png)
+
+假设 A 要向 B 发送数据包。首先判断目的地是否和自己处于同一网络内，网络掩码会表明这一点。
+所以 A 需要通过网关来发包，该数据报网络层目标是 `171.43.22.5`，但链路层的目标为网关的地址 `0:18:e7:f3:ce:1a`。当网关收到数据报后，网关会为它的下一跳确定为节点 B，然后将其放到 B 的链路层帧中。
+
+这里存在一个问题，A 知道需要通过 `192.168.0.1` 的网关发送数据包，所以它需要有和 `192.168.0.1` 关联的 link 地址，但如何获取这个地址。
+
+这里通过一种方式将网络层地址映射到其对应的链路层地址。这里使用的就是 ARP 协议执行此操作。
+
+ARP 是一种简单的 "request-reply" 的协议。
+
+每个节点都保留在网络中 IP 地址到链路层地址映射的缓存，如果节点需要将数据报发送到它没有映射的 IP 地址，就需要发送一个请求，内容类似 “谁的 IP 地址是 XXX”，对应 IP 地址的节点再给出回应“我是这个地址”，这个回应就带着链路层地址。收到这个回复后，节点就可以建立映射缓存并发包。一个节点发出请求，网络中的每个节点都会收到该数据包。
+
+ARP 请求时包含请求者的 IP 地址和链路层地址，以便于收到的一方可以插入或更新自己的映射缓存。这种映射缓存保存的时间取决于其操作系统。
+
+![ARP协议图](../img/CS144/arp_protocal.png)
+
+- Hardware: 此请求或响应应用于哪个链路层
+- Protocol: 此请求或响应针对的网络协议
+- opcode: 该数据报是请求还是响应
+- length 指长度，比如 Ethernet 48 bit 长度就是 6，而 IPV4 地址长度则是 4。
+
+这些字段都会以大端字节序来存储。
+
+最开始 ARP 规范认为回应者应该单播发给请求者，但现在广播更加普遍。

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@@ -77,3 +77,32 @@ NVIDIA + XWayland 还是很难绷，还是等到 nvidia-driver stable 更新到
 zed stable for linux 已经发布，可以根据 [zed docs 上提供的办法](https://zed.dev/docs/linux)下载安装。
 
 我本身不是 Rust 开发者，所以就试着打开了我 C++ 的小项目，总体来说还是不错的，有我看得下去的主题，内置 `clangd` 的支持，不过貌似没有对 `clang-tidy` 和 `clang-format` 的支持，如果还能有对 CMake 的支持就更好了。
+
+## 菜狗对 glibc 的感慨
+
+我一开始想写吐槽，后来感觉吐槽不太好。
+
+起因是我出于某个原因，想去看一下 glibc 对 `fputc()` 的实现，`fputc` 函数本身写的不长，毕竟光调用别的宏了，我就不断的跳，直到跳到了这里:
+
+```c
+int
+__overflow (FILE *f, int ch)
+{
+  /* This is a single-byte stream.  */
+  if (f->_mode == 0)
+    _IO_fwide (f, -1);
+  return _IO_OVERFLOW (f, ch);
+}
+```
+
+`_IO_OVERFLOW` 也是一个宏函数，它完全展开长这个样子:
+
+```c
+((IO_validate_vtable ((*(__typeof__ (((struct _IO_FILE_plus){}).vtable)
+                 *) (((char *) ((f)))
+                 + __builtin_offsetof (struct _IO_FILE_plus,
+                               vtable)))))
+     ->__overflow) (f, ch)
+```
+
+虽然最后了解了一下貌似是为了检查这个 vtable 合不合理用的，但还是感慨，第一次看到这样的宏展开。

src/content/blog/nvidia_with_linux.md

@@ -1,13 +1,13 @@
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-title: NVIDIA 在 GNU/Linux 发行版上工作的技巧
+title: NVIDIA 在 GNU/Linux 发行版上和 Wayland 一起工作的技巧
 author: suo yuan
 pubDatetime: 2024-07-19T01:21:25
 featured: false
 draft: false
 tags:
   - linux
   - intro
-description: "就是如何在 GNU/Linux 发行版中舒服的使用 NVIDIA 驱动"
+description: "就是如何在 GNU/Linux 发行版使用 Wayland 的情况下中舒服的使用 NVIDIA 驱动"
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 # NVIDIA 在 GNU/Linux 发行版上工作的技巧
@@ -72,3 +72,7 @@ options nvidia NVreg_PreserveVideoMemoryAllocations=1
 之后执行 `systemctl enable nvidia-resume.service` 并重启即可。
 
 根据 Arch wiki 所述，这个不能和 NVIDIA 早启动一起使用，但实际上我一起用了，感觉没什么问题。
+
+## 总结
+
+用 Xorg 保心安，我当初用 Xorg 的时候还没这么些事。