《计算机网络（第7版）》-导图

计算机网络教材：《计算机网络（第7版）》之网络层知识总结，包括网络层提供的两种服务、网际协议IP、划分子网和构造超网等等。

计算机网络

• 概述
  • 三网融合
    • 21世纪特征：数字化、网络化、信息化
    • 电信网络
    • 有线电视网络
    • 计算机网络
      • 计算机网络的定义： 计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的， 而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号） 这些可编程硬件能够用来传送多种不同类型的数据， 并能支持广泛的和日益增长的应用
      • 连通性
      • 资源共享
  • 互联网
    • 互连网与互联网
      • 互连网：多个网络通过路由器连接而成的更大的网络 互联网：Internet（专用名词），是对目前使用的网络的泛指
    • 互联网基础结构发展的三个阶段
      • 从单个APRANET向互连网
      • 建成三级结构的互联网
        • 主干网
        • 地区网
        • 校园网/企业网
      • 多层次ISP结构的互联网
        • ISP：互联网服务提供商
          • Internet Service Provider
        • ISP分层
          • 主干ISP
          • 地区ISP
          • 本地ISP
    • 互联网标准化工作
      • 互联网草案
      • 建议标准
        • 开始成为RFC文档
          • Request For Comments
      • 互联网标准
    • 互联网组成
      • 边缘部分
        • 端系统/主机，进行信息处理 用户直接使用
        • 客户-服务器方式（C/S）
          • 客户Client：服务请求方，主动发起通信 服务器Server：服务提供方，被动通信 此处都是指应用进程
        • 对等连接方式（P2P）
          • 不区分服务的请求方与提供方 同一台主机可以同时担任请求方和提供方 （其实本质还是C/S）
        • 端系统之间的通信方式
      • 核心部分
        • 进行信息交换，为边缘部分提供连通性和交换服务 由大量网络和连接这些网络的路由器组成
        • 电路交换
          • 端到端，独占专用物理通路： 建立连接->通信->释放连接 面向连接
        • 报文交换
          • 基于存储转发原理，面向报文
        • 分组交换
          • 基于存储转发原理，转发的是分组（报文的一部分） 对于具有突发性的网络通信，效率高 不需要预先建立连接，带宽无法保证
          • 路由器
            • 路由器router 工作在网络层 实现分组交换，负责转发分组
          • 高效
            • 动态分配传输宽带 逐段占用通信链路
          • 灵活
            • 为每个分组独立选择最合适的转发路由
          • 迅速
            • 以分组为传送单位，时延比报文交换低 不需要预先建立连接
          • 可靠
            • 保证可靠性的网络协议 分布式多路由的分组交换网，网路生存性好
        • 数据传送的三种交换方式
          • 交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源
  • 计算机网络类别
    • 作用范围
      • 广域网WAN
      • 城域网MAN
        • Metropolitan Area Network
      • 局域网LAN
      • 个人局域网PAN
    • 使用者
      • 公用网
      • 专用网
    • 接入网AN
      • Access Network
      • 用来把用户接入互联网的网络
        • 从某个用户端系统 到互联网中的第一个路由器（边缘路由器）之间的网络
  • 性能指标
    • 速率/数据率
      • bit/s
    • 带宽
      • 描述信道传输数据的能力
      • bit/s
    • 吞吐量
      • 单位时间内通过某个网络的实际数据量（bit/s）
    • 时延
      • 发送时延
        • 提供网络带宽可减少发送时延
      • 传播时延
        • 电磁波在光纤中的传播速率约为2*10e5 km/s
      • 处理时延
      • 排队时延
    • 时延带宽积
    • 往返时间RTT
      • 有效数据率
    • 利用率
      • 信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延
      • 信道利用率
      • 网络利用率
        • • D0：表示网络空闲时的时延 D：表示网络当前的时延 U：利用率
  • 非性能特征
    • 费用
    • 质量
    • 标准化
    • 可靠性
    • 可扩展性和可升级性
    • 易于维护和管理
  • 体系结构
    • 计算机网络各层及其协议的集合
    • 协议与划分层次
      • 实体
        • 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
      • 协议与服务
        • 协议：水平的
          • 为进行网络中的数据交换而建立的规则 是控制两个对等实体进行通信的规则的集合
        • 服务：垂直的
          • 本层向上一层提供的服务 本层使用下一层所提供的服务
      • 协议三要素
        • 语法
          • 数据与控制信息的结构或格式
        • 语义
          • 需要发出何种控制信号、完成何种动作以及做出何种响应
        • 同步
          • 事件实现顺序的详细说明
      • 分层模块化
        • 优点很多，缺点是可能因功能重叠带来额外开销
        • 各层之间相互独立
        • 灵活性好
        • 结构上可分割开
        • 易于实现和维护
        • 能促进标准化工作
          • 1.差错控制 2.流量控制 3.分段和重装 4.复用和分用 5.连接建立和释放 ...
    • 具有五层协议的体系结构
      • 应用层
      • 运输层
      • 网络层
        • IP的复用和分用
      • 数据链路层
      • 物理层
      • TCP/IP体系结构：网络接口层
    • 协议数据单元PDU
      • 物理层：比特流
      • 数据链路层：帧
        • frame
      • 网络层：分组/IP数据报
        • 教材中将分组与数据报混用
        • datagram
      • 运输层TCP：报文段
        • segment
      • 应用层：报文
        • message
• 物理层
  • 物理层基本概念
    • 串行传输比特流 主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性 为数据链路层屏蔽传输媒体和通信手段的差异
    • 机械特性
    • 电气特性
    • 功能特性
    • 过程特性
  • 数据通信基础知识
    • 数据通信系统模型
      • 源系统
        • 源点/信源
        • 发送器
          • 调制器（编码）
      • 传输系统
      • 目的系统
        • 接收器
          • 解调器（解码）
        • 终点/信宿
    • 信号
      • 模拟信号/连续信号
      • 数字信号/离散信号
    • 信道相关概念
      • 信道
        • 发送信道
        • 接收信道
      • 信息交互方式
        • 单向通信
        • 双向交替信道
        • 双向同时通信
      • 调制基带信号
        • 基带信号
          • 基本频带信号BASEBAND 来自信源的信号 往往包含有较多的低频/直流成分，在许多信道上无法传输
        • 基带调制
          • 仅对基带信号的波形进行变换（编码）
          • 不归零制
          • 归零制
          • 曼彻斯特编码
          • 差分曼彻斯特
          • 自带时钟
        • 带通调制
          • 使用载波（carrier）进行调制 提高基带信号频率范围并转换为模拟信号
          • 调幅（AM）
            • 载波的振幅随基带数字信号而变化
          • 调频（FM）
            • 载波的频率随基带数字信号而变化
          • 调相（PM）
            • 载波的初始相位随基带数字信号而变化
          • 振幅相位混合调制
            • 正交振幅调制QAM
      • 极限容量
        • 信道能够通过的频率范围
          • 码间串扰
            • 高频分量在传输时受到衰减， 波形的前沿/后沿变平缓，波形信号失去了码元间的清晰界限
          • 奈氏准则
            • 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限， 就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决成为不可能 （因为间隔越短，越难区分界限）
        • 信噪比
          • 信号的平均功率/噪声的平均功率 信号强，噪声弱时噪声对波形的影响就小
          • 香农公式
            • 信道的带宽或信道中的信噪比越大， 信息的极限传输速率就越高 当信噪比无法提高时，还可以通过编码使码元携带更多信息
            • • C：信道的极限信息传输速率 W：信道的带宽Hz
  • 传输媒体
    • 物理通路
    • 导引型传输媒体
      • 电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播
      • 双绞线/双纽线
        • 通过互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰
        • 屏蔽双绞线（STP）
        • 无屏蔽双绞线（UTP）
      • 同轴电缆
        • 具有较好的抗干扰性
      • 光缆（光纤通信）
        • 光的频率高，有丰富的频率和波长资源可利用 所以光纤（光导纤维）的带宽大
        • 剖面示意图
        • 通过全反射传播
        • 多模光纤同步传输
          • 光脉冲在多模光纤中传输会逐渐展宽 所以多模光纤只适合近距离传输
        • 单模光纤
          • 光纤的直径只有一个光的波长 一直向前传播，不会产生反射
        • 优点
          • 通信容量大
          • 传输损耗小
          • 抗雷电和电磁干扰性能好
          • 无串音干扰，保密性好
          • 体积小，重量轻
    • 非导引型传输媒体
      • 即无线传播，在自由空间中的电磁波传输
      • 无线
        • 可使用的频段广
        • 短波通信
          • 靠电离层反射
        • 无线电微波通信
          • 主要是直线传播
          • 地面微波接力通信
            • 优：频率高，频段宽，信道容量大，受干扰小 缺：相邻站必须直视，易受恶劣天气候响，保密性差
          • 卫星通信
            • 传播时延大
      • 红外
      • 大气激光
      • 可用于近距离笔记本电脑传输数据
  • 信道复用技术
    • 发送端复用器+接收端分用器
    • 频分复用FDM
      • 相同时间不同频带宽度
    • 时分复用TDM/同步时分复用
      • 时分复用帧TDM帧
        • 不同时间相同频带宽度 每段时间固定分割给相同的几个用户
    • 统计时分复用STDM/异步时分复用
      • 前提是各用户都是间歇地工作
      • 由集中器统一先缓存后分配
    • 波分复用WDM（光的频分复用）
      • 密集波分复用DWDM
    • 码分复用CDM/码分多址CDMA
      • 抗干扰强，扩频通信的一种
      • 码片（chip）
        • 每个bit时间划分为m个短间隔 每个短间隔成为码片
      • 码片序列
        • （由0/1组成） 不同发送站之间的码片序列相互正交（规格化内积为零） 惯例会将0写作-1
        • 要发送1时，发送码片序列
        • 要发送0时，发送码片序列反码
      • 规格化内积
      • 接收端
        • 用该发送站的码片序列与接收到的总序列进行规格化内积 （非该发送站发送的信号不会产生干扰）
        • 内积为0
          • 不是该站发送的
        • 内积为-1
          • 该站发送了比特0
        • 内积为1
          • 该站发送了比特1
  • 数字传输系统
    • 传输标准的变化
    • 脉码调制PCM体制
      • 速率标准不统一
      • 不是同步传输
    • 同步光纤网SONET和同步数字系列SDH
  • 宽带接入技术
    • ADSL技术
      • 非对称数字用户线：上下行带宽不对称 用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造 将原来未被利用的高端频谱用于上网
    • 光纤同轴混合网HFC
      • 在有线电视网的基础上开发
    • FTTx技术
      • Fiber To The X 光纤入户：只有光纤进入家门后才将光信号转换为电信号
      • 无源光网络PON
        • 维护成本低
• 数据链路层
  • 负责将网络层交下来的IP数据报组装成帧 在两个相邻节点间的链路上“透明”地传输帧
  • 使用点对点信道的数据链路层
    • 使用一对一的点对点通信方式
    • 基本概念
      • 链路
        • 从一个结点到相邻结点的一段物理线路
          • 中间没有任何其他的交换结点
      • 数据链路
        • 链路+实现通信协议的软硬件（协议）
      • 帧
        • 数据链路层的协议数据单元（PDU）
    • 基本问题
      • 封装成帧
        • 为一段数据分别添加首部和尾部
        • 帧定界符
          • 也可为鉴别传输错误提供帮助 当数据由可打印的ASCII码组成时， 可以用不可打印的控制字符做帧定界符
          • SOH
            • Start Of Header
          • EOT
            • End Of Transmission
        • 最大传输单元MTU
          • 帧的数据部分的上限（不包括帧首/帧尾）
      • 透明传输
        • 键盘上输入的所有字符都可以无障碍在数据链路层上传输
        • 字节填充法
          • 因为控制字符可能与帧定界符重复，从而造成传输错误。 所以用字节填充法解决这一问题
          • 在控制字符前加ESC进行转义
            • ESC：1B/00011011 接收端接收到ESC时进行删除，对于每连续两个ESC只删除第一个
      • 差错检测
        • CRC能提供的仅是无差错接受 不保证接收到的帧没有发生传输差错，所以不是可靠传输 可靠传输=差错检测+确认重传机制
        • 比特差错
          • 比特在传输过程中产生差错，发生变化
          • 误码率BER
            • Bit Error Rate 一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比率 与信噪比有关
        • 循环冗余检验CRC
          • Cyclic Redundancy Check 是一种连同冗余信息一起发送的检验方法 理论上可检测以下错误
          • 发送端：在待发送的数据帧M后添加冗余码再发送
          • 冗余码的计算
            • 约定参数
              • 每组数据比特数k
              • 冗余码位数n
              • 生成多项式表示除数P
                • eg：P(X)=X^3+X^2+1，表示P=1101 长度为n+1位
            • 计算步骤
              • 1.在k位的M后添加n个零
              • 2.对新数据除以P（模2运算）得除数R
                • 模2的运算： 加法不进位；减法变加法
              • 3.R即为冗余码，又称FCS
                • 帧检验序列 （Frame Check Sequence）
          • 接收端：对收到的数据帧除以同样的除数P（模2运算）
            • 余数R=0：接受
            • 余数R!=0：丢弃
        • 传输差错（CRC无法检测）
          • 帧丢失
          • 帧重复
          • 帧失序
    • 点对点协议PPP
      • PPP协议特点
        • 用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议
        • 满足的需求
          • 只支持全双工链路
          • 首要需求：简单
          • 封装成帧
            • 规定帧定界符
          • 透明性
          • 多种网络协议
            • 在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议
          • 多种类型链路
            • 能够在多种类型的链路上运行
              • 串行的/并行的 同步的/异步的 低俗的/高速的...
          • 差错检测
          • 检测连接状态
            • 定时检测连接是否正常
          • 设置MTU
            • 一般为1500B
            • 促进各种实现之间的互操作性
          • 网络层地址协商
          • 数据压缩协商
        • 协议的组成
          • 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
          • 链路控制协议LCP
            • Link Control Protocal 用来建立、配置和测试数据链路连接
          • 网络控制协议NCP
            • Network Control Protocal
      • PPP协议帧格式
        • 格式及字段含义
          • PPP是面向字节的 所有PPP帧的长度都是整数字节
          • 标志字段F=0x7E：帧定界符
          • 地址字段A只置为0xFF：表示所有站点都应该接受该帧
          • 控制字段C通常为03：表示一个无编号帧
          • 协议字段2字节
            • 说明信息字段的类型
            • 0x0021：IP数据报
            • 0xC021：LCP数据
            • 0x8021：NCP（网络层控制）数据
          • FCS用于差错检测的冗余码
        • 字节填充（异步传输）
          • 异步传输：逐个字符的传送
          • 转义字符：0x7D
          • 0x7E->(0x7D,0x5E)
          • 0x7D->(0x7D,0x5D)
          • 其他控制字符 ->（0x7D,原字符右数第六位上取反）
            • 数值小于0x20
        • 零比特填充（同步传输）
          • 同步传输：一连串的比特连续传送
          • 在连续的5个1后插入一个0
            • 保证信息字段不会出现连续的6个1和帧定界符冲突
          • 接收端同理删去多余的0
        • 实现透明传输
      • PPP协议工作状态
        • 链路建立流程
          • 建立物理连接
          • LCP配置链路参数
          • NCP网络层配置，分配临时IP
        • 释放顺序与建立顺序相反
        • LCP响应类型
          • 配置选项包括：最大帧长、鉴别协议、PPP首部压缩等
          • 配置确认帧
          • 配置否认帧
            • 都理解但不接受
          • 配置拒绝帧
            • 存在部分未识别/不理解
  • 使用广播信道的数据链路层
    • 使用一对多的广播通信方式
    • 局域网的数据链路层
      • 局域网介绍
        • 优点
          • 具有广播功能
            • 硬件广播
          • 便于系统扩展、演变；设备位置灵活
        • 按网络拓扑进行分类
          • 星形网
            • 集线器
          • 环形网
          • 总线网
        • 共享信道技术
          • 静态划分信道
            • 各种复用技术
            • 代价较高，不适合局域网使用
        • 动态媒体接入控制/多点接入
          • 随机接入
          • 受控接入
            • 如令牌环局域网、轮询等
      • 以太网的两个标准
        • 以太网是一种基带总线局域网
        • DIX Ethernet V2
          • 严格的以太网
        • IEEE 802.3
          • 与以太网V2区别不大，也可称为以太网
      • 数据链路层的两个子层
        • LLC逻辑链路控制（不讨论）
          • Logical Link Control
        • MAC媒体接入控制
          • Medium Access Control
      • 适配器/网卡NIC
        • Network Interface Card 适配器上装有处理器和存储器 可以存储计算机的硬件地址 （IP地址存在计算机的存储器中）
        • 功能
          • 进行数据串行传输和并行传输的转换
          • 缓存数据
          • 实现以太网协议
    • CSMA/CD协议
      • 载波监听多点接入/碰撞检测 只支持双向交替通信 以太网：无连接工作方式+曼彻斯特编码信号
      • 三个要点
        • 多点接入
          • 总线型网络
        • 载波监听
          • 借用载波名词，与载波没什么关系
          • 每个站不停的检测信道
        • 碰撞检测
          • 发生碰撞时，总线上的信号电压变化幅度会增大
          • 边发送边监听以检测是否发生碰撞
      • 冲突的解决
        • 发送的不确定性
          • 发送数据后的一段时间内都无法确定是否发送成功
        • 争用期/碰撞窗口
          • 争用期内未发生碰撞，才说明发送成功 争用期一般规定为2τ
        • 重传机制：截断二进制指数退避
          • • r倍的争用期
          • 重传次数达16次，丢弃该帧并向上报告
        • 最短帧长64字节
          • 不够也要填充到64字节（在数据部分填充） 数字来源：协议规定具体争用期51.2μs，对于10Mbit/s以太网，该时间可发送512bit即64字节
        • 强化碰撞
          • 发现碰撞时停止发送数据+立刻发送32/48bit的人为干扰信号
        • 帧间最小间隔：96比特时间
          • 使得刚收到数据帧的站来得及清理接收缓存 1比特时间=1μs
      • 步骤
        • 准备发送
        • 检测信道：96比特时间内保持空闲
        • 边发送边监听
          • 成功发送
          • 发送失败：执行退避算法
    • 集线器的使用
      • hub 星形拓扑的以太网 热插拔，即插即用
      • 在逻辑上仍是总线结构，使用CSMA/CD协议
      • 用两对双绞线与一台计算机的适配器连接
        • 发送接收各用一对
      • 工作在物理层，仅转发比特
      • 自适应串音回波抵消
    • 以太网的信道利用率
      • • 单程端到端时延τ/帧的发送时间T0 比值越小，信道利用率越高； 因为这样说明一发生碰撞就可以检测出来，因此浪费资源少 （时间都花在发送上）
      • • 理想情况下的极限信道利用率 表示不发生碰撞，即除了发送时延和传播时延 没有其他浪费的情况发生
    • MAC层
      • MAC层的硬件地址
        • 固化在适配器的ROM中
        • 6字节
          • 前三个字节中的23位：组织唯一标识符OUI
            • 公司标识符 （一个公司也可能购买多个）
            • 第一字节最低位I/G位
              • 0：单个站地址
              • 1：组地址，用来进行多播
            • 第一字节最低第二位G/L位（不理会）
              • 0：全球管理
              • 1：本地管理
          • 后三个字节：扩展标识符
            • Extended identifier
        • MAC帧分类
          • 适配器自动过滤
          • 单播帧
          • 广播帧：地址全为1
          • 多播帧
        • 混杂方式
          • promiscuous mode 一种适配器工作方式，接收以太网上传输的所有帧
          • 嗅探器
            • sniffer
      • MAC帧格式
        • 此处指以太网V2标准的MAC帧格式，该格式也是最常使用的 MAC帧中没有指明帧长： 因为使用曼彻斯特编码，自带时钟，所以接收方可以自动确定帧尾
        • • 7字节前同步码+1字节帧定界符，可以不算在MAC帧的格式字段中
        • 目的地址/源地址各6字节
        • 类型字段2字节：标志上层协议
          • 0x0800：IP
          • 0x8137：IPX
        • 数据字段：46字节~1500字节
          • 46=以太网最小字段64-首部14-FCS4 1500是MTU
        • 帧检验序列FCS（使用CRC检验）
      • IEEE 802.3与以太网V2标准的区别
        • 第三个字段，区别不大且无实际应用
        • IEEE 802.3的第三个字段为“长度/类型”，大于0x0600时表示类型
          • 0x0600=1536，由于采用曼彻斯特编码。该字段没什么意义
        • “长度/类型”字段小于0x0600时数据字段必须装入LLC帧
  • 扩展的以太网
    • 物理层扩展
      • 采用集线器构成碰撞域
        • 仍是总线结构
      • 要求使用的以太网技术必须相同
    • 数据链路层扩展
      • 网桥（已淘汰）
        • bridge
        • 转发过滤MAC帧
      • 以太网交换机
        • switch
        • 特点
          • 多接口网桥
          • 全双工方式
          • 并行
          • 即插即用
          • 直通（cut-through）
            • 某些交换机的交换方式 不缓存数据帧直接转发，交换时延小 但因为不检查帧是否有效，有可能转发无效帧
        • 自学习交换表功能
          • 项目设有有效时间，过期会删除
          • 生成树协议STP
            • 找最小生成树
      • 总线以太网->星形以太网
        • 早期技术条件限制只能采用总线结构 后因大规模集成电路/专用芯片发展，交换机价格便宜且可靠 所以转变为星形以太网结构，CSMA/CD也不再使用
    • 虚拟局域网（VLAN）
      • Virtual LAN 逻辑上的局域网 安全性/载荷/广播
      • IEEE 802.3ac 以太网帧格式扩展：VLAN标记tag
  • 高速以太网
    • 100BASE-T 以太网
    • 吉比特以太网
      • 半双工方式使用CSMA/CD协议
        • 载波延伸
          • 增大最短帧长到512字节
        • 分组突发
          • 第一个短帧用载波延伸，随后的短帧保留帧间最小间隔 然后一个个发送（不必填充）直到1500+字节为止
      • 全双工方式不使用CSMA/CD及上述两方式
    • 10吉比特以太网和更快以太网
      • 只有全双工方式
    • 使用以太网进行宽带接入
      • 以太网用户认证：PPPoE
• 网络层
  • 网络层提供的两种服务
    • 面向连接的可靠交付
    • 无连接、尽最大努力交付的数据报服务
      • 网络层不提供服务质量的承诺 可以使网络造价大大降低，运行方式灵活/能够适应多种应用
  • 网际协议IP
    • Internet Protocal IP协议使得互连的异构网络对上层而言是统一的网络 此处讲的是IPv4 IP over everythIng, everything over IP
    • 虚拟互连网络
      • 逻辑上的互连网络 因为各物理网络存在异构性，不能当作完全相同的网络 所以相连后只是逻辑上变成了一个统一的网络 即互联网可以由多种异构网络互连而成
      • 中间设备
        • 中继（relay）系统
        • 物理层：转发器/集线器
        • 数据链路层：网桥/桥接器/交换机
        • 仅扩大原网络
        • 网络层：路由器
          • 将不同网络互连
        • 网络层以上：网关（gateway）
      • 分组的发送
        • 同一物理网络：直接交付到目的主机
        • 虚拟互连网络：查转发表、间接交付给路由器
    • 分类的IP地址
      • IP地址：32位标识符 在整个互联网范围内是唯一的 标志着一台主机（或路由器）和一条链路的接口 所以多归属主机在不同网络中都有对应的ip
      • 编址方法演变
        • 分等级地址结构 1.机构只需要分配网络号，省事 2.路由器只需要根据网络号转发，减少转发表存储空间
        • 分类的IP地址
          • 两级地址
        • 划分子网
          • 三级地址
        • 构造超网
          • 两级地址
      • IP地址及其表示方法
        • 两级的IP地址
        • 网络号（net-id）
          • 在整个互联网范围内唯一 一个网络是指具有相同网络号net-id的主机的集合
        • 主机号（host-id）
          • 在网络号指明的网络中唯一
        • • ABC类地址都是单播地址，在网络号字段开头有固定的类别位 D类地址用于多播 E类地址保留今后使用
        • 点分十进制法
          • dotted decimal notation
      • 常用的三种类别的IP地址
        • 保留地址
          • 127.0.0.1
            • 环回地址（loopback）
          • 主机号全0
            • 本网络
          • 主机号全1
            • 广播地址
          • 网络中不能分配给主机的IP地址
        • ABC类地址指派范围
    • IP地址与硬件地址
      • 由于异构网络使用不同的硬件地址 因而需要进一层抽象的IP地址进行统一管理 便于异构网络之间的相互通信，将复杂问题简单化
      • IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址
        • 由软件实现
      • 物理地址是数据链路层和物理层使用的地址
        • 由硬件实现 与IP地址相同，多归属主机的每个接口都有各自的硬件地址
      • 要点强调
        • 路由器在路由选择时是根据目的主机IP地址的网络号进行转发
          • IP层抽象的互联网对上屏蔽了下层复杂的细节
        • 路由器在转发时会重新对IP分组封帧，加上新的MAC帧首部/尾部（硬件地址）
    • 地址解析协议ARP
      • Address Resolution Protocal 负责完成同一个局域网中IP地址到MAC地址的映射 逆映射曾经由RARP实现，该功能现已归在DHCP协议中
      • ARP高速缓存（ARP cache）
        • 存放从IP地址到MAC地址的映射表 设置生存时间，到期删除
        • 缓存中没有时，在局域网广播ARP请求分组寻找对应IP
          • 同时携带自己的IP地址与MAC地址，以便对方写入 减少通信量 ps：路由器不转发ARP请求
        • 目的主机发回ARP响应分组
        • 映射关系写入
    • IP数据报的格式
      • 此处指IPv4 IPv4使用变长首部
      • 变长首部
        • 由首部长度字段可知 IP数据报首部一定为4的整数倍，且范围为20-60字节
        • 前一部分固定20字节
          • 版本 4位
            • IP协议的版本
          • 首部长度 4位
            • 单位：4字节
              • 不够4的倍数时需要进行填充
          • 区分服务 8位
            • Differentiated Services
            • 一般不使用
          • 总长度 16位
            • 指首部+数据部分的总长，最大值2^16-1=65535
            • 单位：字节
          • 标识 16位
            • 来自相同数据报的报片有相同的标识
          • 标志 3位
            • 目前只有两位有意义
            • 最低位MF
              • More Fragment
              • 1：后面还有分片
              • 0：这是最后一个分片
            • 中间位DF
              • Don't Fragment
              • 1：不能分片
              • 0：允许分片
          • 片偏移 13位
            • 单位：8字节
              • 除最后一个数据报片外，每个分片的长度一定是8字节的整数倍
          • IP分片
            • 当IP长度超过数据链路层的MTU之后就需要进行分片操作 将原IP分组分成多个IP分组 （由于不同的链路有不同的MTU，IP协议规定所有主机/路由器 都必须接受长度不超过576字节的数据报）
          • 生存时间 8位
            • Time To Live 跳数限制，每被路由器转发一次都减1 减少后得零时就丢弃
          • 协议 8位
            • 指明携带的数据使用何种协议
          • 首部校验和 16位
            • 只校验首部，不校验数据部分，可以减少计算的工作量
            • 反码算术运算
              • 0+0=0 0+1=1 1+1=0，产生进位1加到下一列 最高位产生的进位加在除最高位的结果上得最终结果
            • 发送方
              • 检验和字段置0
              • 把首部划分为16位（4个16进制数）一组
              • 反码求和、加上最高位进位
              • 结果取反
              • 写入检验和字段
            • 接收方
              • 重复上述计算过程，包括检验和字段
              • 取反
                • 为0，保留
                • 非0，丢弃
          • 源地址
          • 目的地址
          • 32位
        • 后一部分可选字段可变长
          • 支持排错、测量以及安全等措施
          • 1~40字节，但必须全0填充至4字节的整数倍
      • 数据
    • IP层转发分组的流程
      • 从数据报中提出目的主机的IP->目的网络地址
      • 是否处于同一网络
        • 是：直接交付
        • 否：查找路由表
          • （目的网络地址，下一跳地址）
          • 特定主机路由
          • 对应目的网络的路由
          • 默认路由
            • 目标网络：0.0.0.0 （子网掩码：0.0.0.0）
          • 报告转发分组出错
  • 划分子网和构造超网
    • 划分子网
      • 增加了灵活性，却减少了能够分配给主机得IP地址数量
      • 从两级IP地址到三级IP地址
        • 分类的IP地址空间利用率低
        • 网络数量过多会使得路由表变得太大
        • 两级IP地址不够灵活，单位不能随时随地设立新网络
      • 划分子网思路
        • 对内划分若干子网，对外表现为同一网络
        • 方法：从主机号借用若干位作子网号（subnet-id）
          • 网络号
          • 子网号
          • 主机号
      • 子网掩码
        • subnet mask
        • 直接与IP地址相与即可得网络号
        • 默认子网掩码
    • 使用子网时分组的转发
      • 路由表格式
        • （目的网络地址，子网掩码，下一跳地址）
      • 步骤与上述相同，除了查找网络号时增加匹配子网掩码
    • 无分类编址CIDR（构造超网）
      • 无分类域间路由选择 基于划分子网，区别 1.在于多了一种记法“斜线记法” 2.引入路由聚合的概念，减少路由表中的项目数 3.消除分类IP/划分子网的概念，使得IP地址的分配更加灵活
      • 网络号：网络前缀（prefix）
        • 又变回两级地址
      • 斜线记法：128.14.35.7/20
      • CIDR地址块
        • 路由聚合/构成超网
          • route aggregation 是划分子网的逆过程
      • 兼容子网掩码
      • 最长前缀匹配/最佳匹配
        • 用二叉线索查找路由表 （类似哈夫曼树）
  • 网际控制报文协议ICMP
    • Internet Control Message Protocal 报告差错情况和提供有关异常情况的报告 装在IP数据报的数据部分中
    • ICMP报文种类
      • ICMP差错报告报文
        • 数据为出错的IP数据报的首部 和 数据字段的前8个字节 （为了获得该数据报的相关信息和运输层端口号）
        • 分类
          • 3-终点不可达
          • 11-时间超时
          • 12-参数问题
          • 5-改变路由（Redirect）
        • 不发送ICMP差错报文的情况
          • ICMP差错报文
          • 第一个分片数据的后续报片
          • 具有多播地址的数据报
          • 具有特殊地址（如环回地址）的数据报
      • ICMP询问报文
        • 回送请求和回答
          • 用于测试主机是否可达及了解其状态
        • 时间戳请求和回答
          • 请求某个站回答当前的日期时间
          • 用于进行时钟同步和测量时间
    • ICMP应用举例
      • Ping
        • Packet InterNet Groper 分组网间探测
        • 测试两个主机之间的连通性
        • 使用ICMP回送请求与回答报文
        • 应用层直接使用，不通过TCP/UDP
      • Tracert
        • 路由跟踪
        • 数据报中为无法交付的UDP数据报
        • TTL递增探测
        • 涉及超时及终点不可达差错报文
  • 互联网的路由选择协议
    • 基本概念
      • 理想的路由算法
        • 正确且完整
        • 计算简单
        • 具有自适应性/稳健性
          • 动态路由选择
            • 适用于大网络 （简单的小网络可以采用静态路由选择）
        • 稳定性/收敛
        • 公平
        • 相对最佳
      • 分层次的路由选择协议
        • 自治系统AS
          • autonomous system 在单一技术管理下的一组路由器 在自治系统内部使用相同的路由选择协议和度量
        • 内部网关协议
          • Interior Gateway Protocal 自治系统内
        • 外部网关协议
          • External Gateway Protocal 自治系统间
    • 内部网关协议
      • 域内路由选择
      • RIP协议
        • Routing Information Protocal 路由信息协议：分布式的基于距离向量的路由选择协议 简单、适用于小型互联网； 好消息传得快，坏消息传得慢 收敛快，故障更新过程长 分布式：由交换信息体现
        • 特点
          • 度量：距离向量/跳数
            • 1.到直连网络距离为1 2.到非直连网络：所经过的路由器总数加1 最多包含15个，16定义为不可达
          • 三要点
            • 和谁交换信息？ 交换什么信息？ 什么时候交换？
            • 仅和相邻路由器交换信息
            • 交换的是本路由器的全部路由表
            • 按固定时间间隔交换路由信息
        • 距离向量算法
          • 基础：Bellman-Ford算法 每个路由器都只知道相邻路由器的状态，而不知道全网拓扑
          • • RIP路由表
          • 收到相邻路由器发送来的RIP报文
          • 修改下一跳地址为该相邻路由器，距离字段+1
          • 对修改后的每个项目
            • 原路由表中没有目的网络
              • 直接添加
            • 原路由表中有目的网络
              • 若下一跳为该相邻路由器：直接覆盖
              • 若下一跳不为该相邻路由器：选最短的
                • 可能会导致网络出故障时不能及时发现
          • 3min未收到消息：记为不可达
        • 报文格式
          • RIP协议使用运输层的UDP，520端口进行传送 最多包含25个路由，最大程度20*25+4=504字节
          • 地址族标识符：IP地址-2
          • 标记路由：自治系统的号码
      • OSPF协议
        • Open Shortest Path First 开放最短路径优先：使用分布式的链路状态协议 更新收敛过程比RIP更快
        • 特点
          • 度量：链路状态
            • 结点&结点的链接状态
          • 三要点
            • 向本自治系统中所有路由器发送消息
            • 发送的是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态
              • 链路状态指：路由器与哪些路由器相邻
            • 只有当链路状态发生变化时才利用洪泛法发送
          • 其他
            • 可以给每条路由指派不同代价
            • 负载平衡：将通信量分给多条代价相同的路径
            • 具有鉴别功能，支持VLSM/CIDR
            • 链路状态带有32位序号，序号越大越新
          • 可靠的洪泛法：收到后要发送确认
          • 指定的路由器DR：所有路由器将链路状态发给DR，DR再将链路状态发出去
            • 可以大大减少链路中的广播量
        • 最短路径算法（链路状态）
          • Dijkstra算法 每个路由器都知道全网的拓扑结构 链路状态数据库（link-state database）全网同步： 类似由邻接表求得最短路径
          • 分层次划分区域（area）
            • 将一个大的自治系统划分为若干小区域 每个区域最好不超过200个路由器 减少交换路由信息时网络上的通信量
            • 32位区域标识符
          • 主干区域（backbone area）
            • 主干路由器
            • 自治系统边界路由器
              • 和其他自治系统通信
          • 其他区域
            • 区域边界路由器
              • 和主干区域通信
        • 报文格式
          • OSPF直接使用IP数据报传送，协议字段89
          • 分组类型
            • 问候分组
              • Hello
              • 相邻路由器之间，每隔10s交换，确认可达
            • 数据库描述分组
              • Database Description
              • 向邻站给出自己的链路状态数据库中的项目摘要
            • 链路状态请求分组
              • Link State Request
              • 请求对方发送
            • 链路状态更新分组
              • Link State Update
              • 利用洪泛法对全网更新链路状态
            • 链路状态确认分组
              • Link State Acknowledgment
              • 对链路更新分组的确认
    • 外部网关协议
      • 域间路由选择
      • 外部网关协议的必要性
        • 选择最好的路径而不是最佳的路径
        • 互联网规模巨大，RIP/OSPF无法支持
          • RIP本身自身局限不再赘述 OSPF在网络规模巨大时，主干网计算最短路径花费时间过长 且有的使用RIP，有的使用OSPF无法统一
        • 自治系统之间有特定的路由选择策略
          • 出于政治、安全、经济方面考虑
      • 边界网关协议BGP
        • BGP发言人
          • BGP speaker
          • 通过TCP连接与其他BGP发言人交换路由信息
        • 路径向量路由选择协议
          • path vector
          • 若本身在路径向量中则不接受该路径向量
          • 结点的数量级是自治系统数的量级
          • 支持CIDR
        • BGP报文
          • BGP报文通用首部
          • 分类
            • 打开报文
              • OPEN
              • 与相邻BGP发言人建立关系，初始化通信
            • 更新报文
              • UPDATE
              • 核心 | 一次可以撤销多条 或 新增一条路由
                • 以免一次性新增太多无法处理
            • 保活报文
              • KEEPALIVE
              • 周期性证实邻站连通性
            • 通知报文
              • NOTIFICATION
              • 发送检测到的差错
    • 路由器的构成
      • 路由器的结构
        • 具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机 任务是转发分组，工作在网络层 注意区分路由选择和转发
        • 路由选择部分（控制部分）
          • 路由选择处理机
            • 负责构造路由表
        • 分组转发部分
          • 交换结构
            • 影子副本
              • 在每个输入端口中复制一份转发表 分散交换功能
          • 一组输入端口
            • 端口即指硬件接口
          • 一组输出端口
          • 队列溢出导致分组丢失
      • 交换结构
        • 根据转发表对分组进行处理，“在路由器中的网络” 路由器的关键部件
        • • 存储器统一处理
        • • 共用总线传输
        • • 纵横交换结构
  • IPv6
    • 128位地址 协议数据单元：分组
    • IPv6格式
      • 主要变化
        • 更大的地址空间32->128
        • 扩展的地址层次结构
        • 灵活的首部格式：扩展首部
        • 改进的选项
        • 支持资源预分配
          • 支持实时视像等要求保证一定的带宽和时延的应用
        • 首部8字节对齐
      • 固定的基本首部（base header）
        • 固定首部：40字节 8字节对齐 扩展首部不属于首部
        • 将原首部中的功能进行了删减
          • 或者挪到扩展首部中 使IP协议更简单/易于实现/成本低/不易出错
        • 版本 4位
          • IPv6：6
        • 通信量类 8位
          • 相当于IPv4中的区分服务
          • 区分分组的类别/优先级
        • 流标号 20位
          • 用于实时音视频数据传送的资源预分配
            • 属于同一个流的数据报有相同的流标号
        • 有效载荷长度 16位
          • 与IPv4不同，此处不带计算固定首部 最大值：65535字节
          • 单位：字节
        • 下一个首部 8位
          • 无扩展首部时为上层协议
          • 有扩展首部时为第一个扩展首部的类型
        • 跳数限制 8位
          • 相当于IPv4中的TTL字段
        • 源地址
        • 目的地址
        • 各128位
      • 有效载荷（payload）
        • 扩展首部
          • 除逐跳选项扩展首部外，路由器不处理扩展首部 可大大提高效率 扩展首部的第一个字段都是8位：下一个首部
          • 逐跳选项
          • 路由选择
          • 分片
          • 鉴别
          • 封装安全有效载荷
          • 目的站选项
        • 数据部分
    • IPv6地址
      • 类型
        • 单播（unicast）
        • 多播（multicast）
          • 广播的功能被涵盖在多播中
        • 任播（anycast）
          • 目的站是一组计算机，交付时通常选最近的
      • 冒号十六进制记法
        • 四个16进制数一组
        • 冒号隔开
        • 前导零压缩法
          • 压缩前导零
        • 零压缩
          • 1.压缩连续的零 2.用双冒号表示 3.只能使用一次
      • 点分十进制后缀
        • 用在IPv4向IPv6的转换阶段
      • • 全球单播地址
    • 从IPv4向IPv6过渡
      • 双协议栈（dual stack）
        • 装有双协议栈的主机/路由器通过DNS返回的地址类型选择协议栈 因为要转换协议，可能会导致首部字段信息丢失
      • 隧道技术（tunneling）
        • 把IPv6的数据报当作数据封装在IPv4中
    • ICMPv6
      • 面向报文，利用报文来报告差错，获取信息，探测邻站或管理多播通信
      • ARP和IGMP都被合并到ICMPv6中
  • IP多播
    • 基本概念
      • 一对多通信，由路由器复制分组，大大节约网络资源
        • 主机只需要发送一个分组； 路由器复制分组； 局域网支持硬件多播
    • 局域网上的硬件多播
  • 虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT
    • 虚拟专用网VPN
      • Virtual Private Network
      • 地址
        • 本地地址
          • 路由器不转发目的地址是本地地址的分组
        • 全球地址
      • 实现
        • 隧道技术
          • 利用公网进行通信，需要对分组加密
        • 远程接入VPN
          • remote access VPN（流动的） 拨号接入互联网，由VPN软件建立VPN隧道
    • 网络地址转换NAT
      • Network Address Translation 处于安全性和保护内部结构考虑
      • NAT路由器：至少有一个有效的公网IP
      • 实现
        • NAT：网络地址转换
          • 一对一，一个内部地址对应一个外部地址
        • NAPT：网络地址与端口号转换
          • 利用运输层端口号，多对一
• 运输层
  • 运输层协议概述
    • 进程之间的通信
      • 运输层提供应用进程之间（端到端）的逻辑通信
        • （网络层提供主机之间的逻辑通信） 运输层是面向通信部分的最高层，用户功能中的最底层 它向高层用户屏蔽了下层网络核心的区别 （网络拓扑、路由选择协议的差别）
      • 复用和分用
        • 复用（multiplexing）
          • 不同的应用进程使用同一个运输层协议传输数据
        • 分用（demultiplexing）
          • 同一个运输层协议将数据正确交付到不同的目的应用进程
      • 负责差错检测（包括数据部分）
    • 运输层的两个主要协议
      • 无连接的UDP协议
        • UDP用户数据报
        • 不可靠信道
          • 在媒体传输/视频传输时很有效
      • 面向连接的TCP协议
        • TCP报文段（segment）
        • 全双工可靠信道
        • 不提供广播/多播
    • • 对于可靠性要求较高的应用采用TCP 比如文件传输类和需要精确通信的TELNET等
    • 运输层的端口
      • 协议端口号（protocol port number） 这种端口是软件端口（地址），而非硬件端口（接口） 因为进程号是动态的，所以需要统一的运输层 对应用的标识方法 （端口号 ！= 进程号，一般是一对一）
      • 端口号范围
        • 16位端口号
        • 0-65535
      • 端口号分类
        • 熟知端口号/系统端口号
          • Well Known Ports 指派给TCP/IP最重要的一些应用程序
          • 0-1023
        • 登记端口号
          • Registered Ports 指派给没有熟知端口号的应用程序 （需要在IANA登记，以防重复）
          • 1024-49151
        • 服务器端使用
        • 短暂端口号
          • Ephemeral Ports 留给客户进程暂时使用 （随机分配）
          • 49152-65535
          • 客户端使用
  • 用户数据报协议UDP
    • UDP概述
      • 无连接
        • 减少开销和发送数据前建立连接的时间
      • 尽最大努力交付
      • 面向报文
        • 对上层报文不拆分/不合并
        • 一次交付一个完整的报文
        • 可能降低IP层的效率
          • IP分片增加了出错概率
      • 无拥塞控制
        • 可能会引起网络产生严重的拥塞问题
        • 适合多媒体通信
      • 支持一对一/一对多/多对一/多对多通信
      • 首部开销小，只有8字节
    • UDP格式
      • 长度：最小值8（仅首部）
      • 校验和：校验整个UDP报文（包括伪首部），采用反码算术运算
        • 检错能力不强，但是简单，速度快
    • 12字节伪首部：仅用在计算校验和时加上
      • 不向下发送也不向上提交
  • 可靠传输的工作原理
    • 停止等待协议
      • 发送完分组后等待收到确认再继续发送
      • 无差错情况
      • 出现差错
        • 超时重传
          • 接收端直接丢弃
          • 发送端负责重传
            • 1.需要暂存已发送的分组 2.对分组/确认分组编号，以标识出错的分组 3.超时计时器至少略长于RTT
          • 超时计时器
      • 确认丢失和确认迟到
        • 可靠传输协议：自动重传请求ARQ
        • 接收端不理会重传的分组，但需要再次发送确认
        • 发送端收下重复确认后丢弃
      • 信道利用率
        • 浪费太多时间等待，信道利用率低
        • • U是信道利用率 TD是分组发送时延 TA是确认的发送时延 一旦发生差错，利用率将更低
    • 连续ARQ协议
      • 通信线路质量不好时，会带来负面影响 （SACK选项可以完善回退N的问题）
      • 滑动窗口
        • 发送方维护发送窗口
      • 累计确认
        • 对按序到达的最后一个分组进行确认
          • 发送方回退N
        • 缺点是中间分组出错将会连累之后按序的分组
  • 传输控制协议TCP
    • TCP概述
      • 特点
        • 面向连接
          • 使用前建立连接
          • 使用后释放连接
          • 虚连接
        • 点对点（端到端）
        • 提供可靠交付服务
          • 无差错/不丢失/不重复/按序到达
        • 全双工通信
        • 面向字节流（stream）
          • 发送缓存
            • 传送时再按划分
          • 接收缓存
      • 连接
        • 端点：嵌套字（socket）
          • （IP地址：端口号）
        • 每条TCP连接被两个嵌套字唯一确定
    • TCP报文段首部格式
      • 四字节填充
      • 源端口
      • 目的端口
      • 各2字节，实现分用/复用
      • 序号：4字节
        • 循环利用
        • 按字节编号，序号填写报文段数据中第一个字节的序号
      • 确认号：4字节
        • 确认号N表明到N-1为止的字节都正确收到了
        • 期望收到的下一个报文段的第一个字节的序号
      • 数据偏移：4位
        • 单位/4字节
        • 即首部的长度：最大60字节
      • 保留：6位
        • 置0
      • 紧急URG
        • 紧急数据插入队头优先传送
        • 和紧急指针字段配合使用
      • 确认ACK
        • 连接建立后所有传送的报文段ACK都为1
      • 推送PSH
        • 立刻发送，接收端收到后立刻向上交付
        • 很少使用
      • 复位RST
        • 重建连接
      • 同步SYN
        • 连接请求报文段，建立连接时使用
      • 终止FIN
        • 用来释放连接
      • 控制位
      • 窗口：2字节
        • 指明允许对方发送的数据量
        • 己方的接收窗口大小
        • 单位：字节
      • 校验和：2字节
        • 加上伪首部
        • 协议字段：6
      • 紧急指针：2字节
        • 指出紧急数据末尾在报文段中的位置
        • 对方接收窗口为零仍可发送
      • 固定20字节
      • 选项：可变长至40字节
        • 最大报文段长度MSS
          • Maximum Segment Size
          • 指数据字段的最大长度
          • 最好不要大到让IP分片
            • 最大1460字节
              • 在IP和TCP首部都是基础的20字节时达到
        • 窗口扩大选项：3字节
          • 移位值S：1字节
          • 增大到2^(16+S)-1
        • 时间戳选项：10字节
          • 1.用于计算RTT（时间戳差） 2.防止高速网络下序号绕回（不同的时间戳标识）
          • 时间戳值字段 4字节
          • 时间戳回送回答字段 4字节
        • 选择确认选项（SACK）
          • 优化累计确认机制
      • 填充字段：4字节对齐
    • TCP可靠传输的实现
      • 滑动窗口（以字节为单位）
        • sliding window
        • 发送窗口
          • 发送窗口中的都可以发送
          • 已发送未确认的都要暂存
          • 不建议向后收缩发送窗口前沿
            • 被移出发送窗口的数据可能已经发出去了 从而带来一些潜在的问题
          • 发送缓存内
            • 包括发送窗口和尚未进入发送窗口、等待发送的数据
        • 接收窗口
          • 存放未按序到达的数据
          • 接收缓存内
            • 包括接收窗口和已经按序到达但是还没被应用读取的数据
      • 超时重传时间的选择
        • 自适应算法 RTO为两个参数的线性组合 这两个参数各自有更新策略
        • 超时重传时间：
          • Retransmission Time-Out RTO略大于RTT，略大的值由历史记录偏差决定 使得网络中突发的问题不会对整个传输造成太大影响
        • 加权平均往返时间：
          • α一般取0.125 新旧RTT各占一定影响
        • RTT样本：报文段发送时间 - 收到该报文确认时间
        • RTT偏差的加权平均值：
          • β一般取0.25 新旧偏差各占一定影响 （偏差很大，所以需要一定的平滑）
        • 典型策略：报文段每重传一次，RTO扩大一倍
          • 修正的KARN算法
      • 选择确认SACK
        • Selective ACK
        • 建立连接时协商：允许SACK
        • 指明边界首尾：共需要8字节（序号32位）
        • 扩展选项最多指明4段
          • 5段就会超过TCP首部最大值
    • TCP流量控制
      • flow control 端到端的控制 让发送方的发送速率不要太快，以免接收方来不及接收
      • 利用滑动窗口实现流量控制
        • 对方接收窗口制约己方发送窗口
        • 持续计数器
          • persistence timer
          • 对方接收窗口位0时，定时发送零窗口探测报文
            • 仅携带1字节数据 TCP规定：接收窗口为零也需要接收 1.零窗口探测报文 2.确认报文段 3.携带紧急数据的报文段
      • 传输效率
        • TCP发送报文段时机
          • 缓存中数据到达MSS
          • PUSH操作
          • 发送方计时器到期
        • Nagle算法
          • 第一个数据字节马上发，其他缓存，收到确认后再组装之后的发送 继续缓存等待确认到了再发送....
        • 糊涂窗口综合征
          • silly window syndrome
          • 接收窗口过小，让接收方等待一段时间等窗口大了再发
    • TCP拥塞控制
      • congestion control 网络全局控制
      • 原理
        • 拥塞：供不应求；拥塞后不处理就会越来越严重
        • 拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中
        • 方法
          • 开环控制
            • 提前考虑，运行时不再干预
          • 闭环控制
            • 基于反馈环路，自我调节
              • 拥塞指标： 平均队列长度、超时重传分组数、平均分组时延
            • 检测网络拥塞的时间地点
            • 传送拥塞信息到相关地方
              • 比如产生分组的源站
            • 调整网络的运行，解决问题
      • 拥塞控制方法（闭环控制）
        • 基于窗口的拥塞控制 原理： 只要没有产生拥塞，拥塞窗口就可以继续增大 一旦产生拥塞，就要减小拥塞窗口
        • 相关概念
          • 拥塞窗口 cwnd
            • Congestion Window
          • 传输轮次：发送+收到对应确认
            • transmission round
          • 慢开始门限 ssthresh
            • 如果原来有ssthresh，则调整为原cwnd一半
          • 拥塞的判断
            • 重传定时器超时：慢开始
              • 拥塞了
            • 收到三个相同的ACK：快重传
              • 可能是个别分组的丢失，而不是网络拥塞导致的
          • 加法增大，乘法减小（AIMD）
            • 加法增大：拥塞控制 乘法减小：快恢复中的门限值减半
        • 算法介绍
          • 慢开始（slow start）
            • 初始化拥塞窗口大小：1 SMSS
              • SMSS：发送方最大报文段
                • Sender Maximum Segment Size
              • • 新RFC 5681标准
            • 每收到一个新确认，cwnd=min(N,SMSS)
              • 是一个以2的指数增加的过程
              • N为该确认对应报文段 数据部分字节数
          • 拥塞控制（congestion avoidance）
            • 为了降低网络出现拥塞的概率
            • 加法增大：每经过一个RTT时间增大1个MSS
              • 从指数增大变为线性增大
          • 快重传（fast retransmit）
            • 前提：接收方是立即发送确认，不会稍待确认/SACK 收到3个（与之前）相同的ACK，立即重传
            • 立即重传报文段
          • 快恢复（fast recovery）
            • ssthresh=cwnd/2
            • cwnd=ssthresh
            • 执行拥塞避免
        • 流程图
        • 发送窗口的上限=Min(rwnd,cwnd)
      • 主动队列管理AQM
        • 网络层
        • 相关概念
          • 尾部丢弃策略
          • 全局同步
            • 由于尾部丢弃，主机同时进入慢开始
        • 方法
          • 随机早期检测RED
            • 不理想
            • 平均队列长度<队列长度最小门限，正常排队
            • 介于中间：按一定概率丢弃
              • 概率很难确定
            • 平均队列长度>最大门限：直接丢弃
    • TCP运输连接管理
      • 连接建立
        • 三报文握手 由客户机主动发起
      • 数据传送
      • 连接释放
        • 四报文握手 双方都可释放
        • • 服务器端：保活计时器，超时会自动断连
          • MSL：最长报文段寿命
      • TCP有限状态机
• 应用层
  • 规定应用进程在通信时所遵守的协议
  • 域名系统 DNS
    • 域名系统概述
      • 域名系统
        • Domain Name System
        • 便于把机器名字转换为IP地址
      • 层次结构命名树
      • 分布式域名系统DNS
    • 互联网的域名结构
      • 顶级域名TLD
        • Top Level Domain
        • 国家顶级域名
        • 通用顶级域名
    • 域名服务器
      • 运行域名服务器程序，完成IP和名字之间的解析 域中可能包含多个区
      • 根域名服务器
        • 最高层次的域名服务器 本地域名服务器无法解析时首先求助域名服务器 就近解析
        • 13套装置
      • 顶级域名服务器
      • 权限域名服务器
        • 用来保存该区中所有主机的域名到IP地址的映射
        • 管辖范围：区（zone）
      • 本地域名服务器（默认域名服务器）
        • cache
    • 域名的解析过程
      • 主机也需要维护域名的高速缓存
      • 递归查询
      • 迭代查询
  • 文件传输协议 FTP
    • File Transfer Protocol 非加密传输
    • FTP概述
    • FTP基本工作原理
      • 主进程处理新请求
      • 从属进程负责处理售后
      • 21端口控制连接/20端口数据连接
    • 简单文件传输协议 TFTP
      • Trivial File Transfer Protocol 使用UDP
      • 使用UDP
      • 不支持交互
  • 远程终端协议 TELNET
    • 明文
    • 传送击键，传回输出
  • 万维网 WWW
    • 万维网概述
      • World Wide Web
      • 分布式超媒体系统/由各种链接联系而成
    • 统一资源定位符 URL
      • Uniform ResoUrce Locator 标志资源
      • <协议>://<主机>:<端口>/<路径>
        • 80通常可省略
    • 超文本传输协议 HTTP
      • HyperText Transfer Protocol
      • HTTP/1.1 持续连接
      • 报文结构
        • 请求报文
        • 响应报文
      • 状态码
        • 2xx 成功
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      • 地址格式
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    • 邮件读取协议 POP3 和 IMAP
      • 用户从邮件服务器读邮件
      • IMAP：联机协议 直接操纵邮件服务器
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      • 发送和收件都使用HTTP协议
    • 通用互联网邮件扩充 MIME
  • 动态主机配置协议 DHCP
    • 配置项目
      • IP地址
      • 子网掩码
      • 默认路由器IP地址
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    • DHCP中继代理
      • 分担DHCP服务器的负载
    • 租用期