Introduction to Computer Networking是Stanford的网络课，据说lab质量很高，就把它作为转System后的第一个小系统吧！
准备工作
Stanford大气！能让我们这些野鸡学校的同学接触到最顶级的教育资源，甚至开放了lab，也希望大伙不要把题解po到github上！
因此我做的是Fall 2021的版本，所有的starter code都在这里。
至于如何在自己的github上备份代码，参考这里。
虚拟机平台用的是VirtualBox，144官方提供了基于Ubuntu的系统镜像，CPU和RAM随便设。
大致按照官方文档配置环境，windows环境可以用powershell，无需Putty。
开启虚拟机，通过ssh client建立TCP连接到远程主机的某端口：ssh user@remote -p port，user是在远程主机的用户名，remote是远程机器的地址（IP/域名），port是ssh server监听的端口，默认22（即登录请求会送进远程主机的22端口），上面通过-p参数改变了该端口。
不过遇到了点问题：
奇怪！远程虚拟机明明安装了ssh服务!
从主机去ping虚拟机超时，但是虚拟机可以ping通主机，参考这个设置成功ping通，后来发现国内的这些blog都是在胡说八道，真正的原因和解决方案在这里，本质上是虚拟机的端口转发没设置好，设置好后VB会把连接localhost:2222的TCP请求转发到虚拟机的22号端口。
关于IDE，开始用的VIM，后来想用vscode，Host上安装vscode以及remote-ssh插件，关于配置网上一大堆教程，自行学习吧，powershell以后就负责编译运行了。
Lab 0
Networking by hand
这些小游戏都是为了翻译翻译：什么是可靠的双向字节流，网络通过这种抽象完成许多重要的交互，如上网冲浪、发邮件等。
第一个事是要手动模拟浏览器的请求过程（注意手速，不然还没输完就408 Timeout了）：
-
telnet cs144.keithw.org http：telnet作为一种client程序，负责和服务器的某个服务建立连接。用telnet客户端程序在本机和服务器之间开一个可靠的字节流，并请求服务器的http服务（80端口），连接成功证明端口可用 - 建立连接后就要通过HTTP协议请求内容：需要告诉服务器所请求URL的path和host：
GET /hello HTTP/1.1Host: cs144.keithw.org，不过为啥需要host呢？难道服务器不知道自己的ip吗，好像是因为服务器可以同时运行多个网站/服务 -
Connection: close：表示希望服务器一旦完成响应，就关闭连接 - 输入回车（空行）：表示HTTP请求头结束，接下来是请求数据（当然GET没有，POST有）
其实这就是一个HTTP请求报文，效果：
作业就是瞎玩：
第二个事是学着发邮件，请求服务器的SMTP服务（主要用来发邮件），我试试和自己的邮箱互动下：
这里要注意：首先要开启IMAP/SMTP服务，还需要获取第三方客户端登录的授权码，登录时邮箱名称和授权码都需要Base64格式。
文档里说From地址是可以伪造的，有点神奇，垃圾邮件可能挺喜欢干这事！但是我实际操作时是伪造不了的：
因为已经登录了本人账户，所以发件人必须一致，Stanford那个没有登录，也许是商业邮件系统一般都比较完善？
第三个事是作为服务器去监听，主要使用所谓的瑞士军刀netcat：netcat -v -l -p 9090：-v表示显示执行命令过程，-l表示开启监听，-p表示在指定端口监听telnet localhost 9090：
然后服务器（netcat）和客户端（telnet）就可以通信啦！
Network program using an OS stream socket
这部分让同志们利用操作系统内核提供的stream socket从Internet上抓网页，和上文中手动抓差不多，不过这次是把手动过程写成代码。
由于Internet只能提供尽最大努力交付的数据报服务，因此这些数据报可能会：丢失、乱序、内容更改、重复，所以通常OS会把Internet的这种抽象转为可靠的双向字节流，以便应用层软件使用。OS一般使用socket来完成这种转变并向程序员提供接口，socket和文件描述符类似，一旦建立连接就能进行可靠的通信。后续会自己实现一个TCP去揣摩这种转变。
这个简单的web client程序有几个要注意的地方：
- 由于
connection: close，因此服务器只会处理一次http请求 - 服务器响应后就会关闭从server到client的socket连接，但是client的
socket.read()可以持续读：If the connection is broken on a stream socket, but data is available, then the read() function reads the data and gives no error. If the connection is broken on a stream socket, but no data is available, then the read() function returns 0 bytes as EOF. - EOF一般是一个定义为-1的宏，因此没有对应的ASCII字符，因此也无法显示出来（可以强制转int），C语言将其定义在某个头文件的宏里（可以直接用EOF判断），C++一般使用函数判断。EOF的作用就是client可以判断是否读完了server发来的响应，终端输入windows环境是ctrl+Z，linux是ctrl+D
- 为什么一个
read()不够呢？因为read()是有limit的，超过上限就得多次读，std:string FileDescriptor::read(const size_t limit=std::numeric_limits<size_t>::max()) - 及时关掉socket的写功能是一个好习惯
An in-memory reliable byte stream
在单机上实现一个可靠的字节流（内存里当然是可靠的），writer可以结束字节流输入，reader读到EOF后就无法继续读。
基本可以理解为一个容量为capacity的buffer，capacity用来进行流量控制，文档说了只会进行单线程操作，因此不用担心并发的读/写。
需要注意：流本身可以无限长，capacity存储的是已经写入但还未读取的字节，哪怕capacity = 1，只要writer每次写入一个字节，reader读走，这个流就可以无限长。
开始想用queue，但是queue无法支持peek_output操作，那就用deque了。size_t write(const std::string &data)：如果长度大于capacity该如何处理？这种情况多余的写入只能被丢弃，就和网络上超出线路容量的写入被丢弃一样。size_t bytes_read() const返回的是所有pop的字节数目，包括read(const size_t len)和pop_output(const size_t len)。bool input_ended() const返回流输入是否结束；bool eof() const是reader判断是否读取到了流输出的结束位置，因此必须满足writer已经有过写入且buffer为空。
记得先make format，再make编译，最后make check_lab0自动化测试。
Lab 1
接下来的4个lab要自行实现一个TCP，模块如下：
由于sender会将发送的字节流分割为若干segments，每段不超过1460B，封装为数据报交给网络传送，但这些segments可能会乱序、丢失、重复、交叉重叠、长度不一，但是不会出现inconsistent的段，因此Lab 1要实现一个流重组器，将收到的字节流中的segments拼接还原为其原本正确的顺序。
StreamReassembler会用一个可靠字节流ByteStream作为输出：as soon as the reassembler knows the next byte of the stream, it will write it into the ByteStream. 接着应用层就可以从ByteStream读取有序的字节流。StreamReassembler和ByteStream的容量大小是一样的，不过ByteStream真正的size（绿色部分）是动态变化的。
push_substring(const string &data, const uint64_t index, const bool eof)一旦超出StreamReassembler的容量，就只能丢弃该碎片（或者丢弃部分）；
根据上图：可以想象为我们拥有一条index从0开始的无限长的字节流，每个段都有自己在流中的位置，随着应用层读取流中的数据，StreamReassembler就像一个滑动的窗口，落在该窗口内的段都需要被按序组装。
显然，需要用某种数据结构把不能直接写入ByteStream中的segments存起来：data+index即可唯一确定，因此单个segment可以用类、结构体或std::pair存储，为了方便起见，在segment结构体中增加成员变量len来指示其有效长度。
由于可能需要根据index快速查找合并位置，因此最好按序存储，并且自动去重，所有不能写入的segments可以用std::set来存，底层基于红黑树实现。
处理逻辑：
- 新来段是否超出/部分超出了
StreamReassembler的窗宽，如超过则进行剪切； - 新来段是否和
ByteStream之前（蓝色+绿色部分）有重叠，如有则切除重叠部分； - 合并新段和暂存段：确定新段插入位置，不断将其前后的暂存段往新段上合并，直到找不到可以继续合并的暂存段；
- 判断能否写入
ByteStream； -
处理后新段的eof为true：
若暂存区为空，结束向结束写入的时机可能会导致潜在bug，后面有血泪教训；若暂存区非空，ByteStream的写入报错，可能是last segment先到达但还不能写入，因此存入暂存区。
根据上述逻辑准备用3个函数完成：
-
void _cut_overlap(segment &seg);完成12 -
void _merge_segs(segment &seg);完成3 -
void _write_to_stream();完成4 - 直接在
push_substring()处理5
这个实验一般就会开始出bug，我直接跪在了corner case，来了一个eof为true的""，空串是要被忽略的，但是这个空串带了我们需要的eof信息，由于在_cut_overlap直接返回：
if (seg.index >= _first_unacceptable || seg.index + seg.len <= _first_unassembled) return;
所以没有正确设置_eof：
测试样例t_strm_reassem_single报错，所有的测试源码都在./tests文件夹下，对应的可执行程序在./build/tests。sudo apt-get install gdb安装GDB，找到对应的测试源码文件fsm_stream_reassembler_single.cc打断点开始调试，跳出launch.json稍作修改就可以愉快地debug（面向测试编程