一、基本概念

數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

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相關(guān)設(shè)備

• 中繼器

  • 功能
    • 物理層
    • 連接同一網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)網(wǎng)段

• 集線器

  • 是一個(gè)多端口的中繼器
  • 特點(diǎn)
    • 物理層，共享型設(shè)備
    • 安全性低
    • 容易引發(fā)廣播風(fēng)暴

• 網(wǎng)橋

  • 定義
    • 二層路由器,根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)幀
    • 將兩（多）個(gè)局域網(wǎng)連起來
  • 網(wǎng)橋通常用于聯(lián)接數(shù)量不多、同一類型的網(wǎng)段

• 交換機(jī)

  • 特點(diǎn)
    • 數(shù)據(jù)鏈路層
    • 根據(jù)mac地址進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
    • 有效抑制廣播風(fēng)暴
    • 轉(zhuǎn)發(fā)延遲小，效率高
  • 與集線器對(duì)比
    • 交換機(jī)每個(gè)端口屬一個(gè)沖突域
    • 集線器所有端口都屬一個(gè)沖突域
  • 交換機(jī)的前身是網(wǎng)橋
    • 交換機(jī)用硬件完成
    • 網(wǎng)橋用軟件完成
    • 過濾/學(xué)習(xí)/轉(zhuǎn)發(fā)幀的任務(wù)

• 網(wǎng)關(guān)

  • 定義
    • 協(xié)議轉(zhuǎn)換器
    • 實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互連
    • 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口
    • 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通往其他網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口（IP地址）
  • 路由器有多個(gè)網(wǎng)關(guān)(地址)

• 路由器

  • 功能
    • 連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備
    • 將不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換
    • 為IP包傳輸分配最合適的路徑
    • 數(shù)據(jù)通道功能
      • 轉(zhuǎn)發(fā)決定
      • 背板轉(zhuǎn)發(fā)
      • 輸出鏈路調(diào)度
    • 數(shù)據(jù)控制功能
      • 與相鄰路由器之間的信息交換
      • 系統(tǒng)配置
      • 系統(tǒng)管理
  • 特點(diǎn)
    • 網(wǎng)絡(luò)層
    • 根據(jù)IP進(jìn)行尋址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包

二、物理層

功能

• 通過物理手段將計(jì)算機(jī)連接起來
  • 光纜
  • 電纜
  • 雙絞線
  • 無線電波
• 規(guī)定網(wǎng)絡(luò)的電氣屬性，負(fù)責(zé)傳送0和1的電信號(hào)
• 電腦網(wǎng)卡接口
  • 收發(fā)點(diǎn)信號(hào)
  • 解讀成0/1序列

三、數(shù)據(jù)鏈路層

功能 & 定義

• 位于物理層上方，確定了0和1的分組方式
  • 單獨(dú)的0和1沒有意義
  • 須規(guī)定解讀方式
    • 多少電信號(hào)算一組
    • 每個(gè)信號(hào)位有何意義
• 負(fù)責(zé)解讀電信號(hào)0和1組成的分組數(shù)據(jù)包（即幀）

以太網(wǎng)協(xié)議

• 規(guī)范電信號(hào)分組方式 / 解讀方式的協(xié)議

• 協(xié)議規(guī)定

  • 一組電信號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)包（幀）
  • 幀組成
    • 標(biāo)頭
    • 數(shù)據(jù)
    • 尾部
  • 整個(gè)幀長度
    • min： 64字節(jié)
    • max: 1518字節(jié)
  • 數(shù)據(jù)過長，須分割成多個(gè)幀發(fā)送

• 標(biāo)頭

  • 組成：包含數(shù)據(jù)包的一些說明項(xiàng)
    • 發(fā)送者
    • 接受者
    • 數(shù)據(jù)類型
  • 長度:固定18字節(jié)
  • 最初7個(gè)字節(jié)稱序言
    • 每個(gè)字節(jié)內(nèi)容都是0xAA
    • 作用
      • 讓接收設(shè)備調(diào)整接收頻率
      • 以便與發(fā)送設(shè)備頻率一致
      • 時(shí)鐘復(fù)原

• 數(shù)據(jù)

  • 內(nèi)容：數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容
  • 長度
    • min: 46字節(jié)
    • max: 1500字節(jié)

• 尾部

  • 檢驗(yàn)序列
  • 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸是否發(fā)生錯(cuò)誤
  • 類型
    • CRC:循環(huán)冗余校驗(yàn)碼
    • 奇偶校驗(yàn)

MAC地址

• 定義
  • 又稱硬件地址（物理地址）
  • 即是網(wǎng)卡的地址
    • 網(wǎng)卡出產(chǎn)都有一個(gè)唯一的mac地址
    • 長度48位，通常用12十六進(jìn)制數(shù)表示
  • 有了mac地址，就可以定位網(wǎng)卡和數(shù)據(jù)包的路徑
• 如何將數(shù)據(jù)包從發(fā)送方送到接收方
  • 原始方式: 廣播
    • 向局域網(wǎng)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)發(fā)送
    • 讓每臺(tái)機(jī)判斷，是否為接收方
  • 轉(zhuǎn)發(fā)表

PPP協(xié)議

• 定義
  • 用戶PC和ISP進(jìn)行通信時(shí)所使用的數(shù)據(jù)鏈路層系惡意

問題

• 是只有交換機(jī)維護(hù)一張mac轉(zhuǎn)發(fā)表，還是局域網(wǎng)中每臺(tái)機(jī)都有轉(zhuǎn)發(fā)表
• mac地址與ip地址

四、網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層由來

• 單純靠mac地址，廣州的網(wǎng)卡即可找到北京的網(wǎng)卡
• mac地址的設(shè)計(jì)無層次性
  • 即無類似ip地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)設(shè)計(jì)
    • 多個(gè)局域網(wǎng)無法順暢連接
    • 交換機(jī)mac地址與局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)mac地址毫無關(guān)聯(lián)
    • 判斷數(shù)據(jù)包是否在該局域網(wǎng)，需遍歷轉(zhuǎn)發(fā)表或廣播
  • 一旦網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)太多
    • 要么維護(hù)一張很大的轉(zhuǎn)發(fā)表
    • 要么造成廣播風(fēng)暴
• 尋找問題的方案:必須區(qū)分哪些mac地址屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)
  • mac地址做不到的原因
    • mac地址本身只與產(chǎn)商有關(guān)
    • mac地址與所處網(wǎng)絡(luò)無關(guān)
  • 網(wǎng)絡(luò)層解決了該問題
• mac地址與ip地址邏輯上無聯(lián)系
  • MAC地址綁定在網(wǎng)卡上
  • ip是管理員/運(yùn)營山分配

網(wǎng)絡(luò)層的作用

• 引進(jìn)一套新的地址
• 區(qū)分不同的計(jì)算機(jī)（mac地址）是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)
• 尋找確定計(jì)算機(jī)所在的子網(wǎng)絡(luò)
  • mac則將數(shù)據(jù)包送到該子網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)網(wǎng)卡
  • 先ip選擇網(wǎng)絡(luò)，再mac選擇目標(biāo)網(wǎng)卡

IP協(xié)議

• 定義

  • 規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議

• 作用

  • 為每臺(tái)計(jì)算機(jī)分配ip地址
  • 確定哪些地址在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)

• 協(xié)議類別

  • IPV4
  • IPV6

• 地址分類概要

  
  
  • ( A B C D E )
  • 主機(jī)號(hào)全為0
    • 表示本網(wǎng)絡(luò)本身
  • 主機(jī)號(hào)全為1
    • 表示本網(wǎng)絡(luò)的廣播地址
  • 32位全為0
    • 表示本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)
  • 32位全為1

    • 表示整個(gè)tcp/ip網(wǎng)絡(luò)的廣播地址

      
      

• 特點(diǎn)(主要討論IPv4)

  • 32位組成
    • 0.0.0.0 -- 255.255.255.255
  • 地址分網(wǎng)絡(luò)號(hào)、主機(jī)號(hào)

• 相關(guān)概念

  • 子網(wǎng)掩碼

    • 作用
      • 判斷兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)
      • 將ip地址的網(wǎng)絡(luò)部分全部置1，主機(jī)部分置0
    • 每個(gè)ip有一個(gè)子網(wǎng)掩碼
    • 如何判斷兩個(gè)ip地址屬同一網(wǎng)絡(luò)
      • ip地址與各自的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行AND運(yùn)算
      • 將兩個(gè)and運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較
        • 結(jié)果相同則在同一網(wǎng)絡(luò)
        • 反之，不在同一網(wǎng)絡(luò)

  • 劃分子網(wǎng)

    
    
    
    
    
    
    image.png

  • CIDR

  • NAT

    • 定義
      • 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換
      • 專用網(wǎng)絡(luò)地址 轉(zhuǎn) 公用地址
      • 在局域網(wǎng)中使用私有地址，聯(lián)網(wǎng)時(shí)轉(zhuǎn)而使用全局ip地址的技術(shù)
    • 特點(diǎn)
      • 大大節(jié)省ip地址的消耗
      • 隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)受攻擊的風(fēng)險(xiǎn)
    • 私有ip地址網(wǎng)段
      • A類： 1個(gè) =》 10.0.0.0 - 10.255.255.255
      • B類：16個(gè) =》 172.16.0.0 - 172.31.255.255
      • C類：256個(gè)=》 192.168.0.0 - 192.168.255.255

  • VPN

    
    

IP數(shù)據(jù)包

• 組成

  • 標(biāo)頭(首部)
    • 首部前半部分
    • 首部后半部分
      • 可選字段，長度可變
      • 提供錯(cuò)誤檢測(cè)及安全等機(jī)制
    • 長度為20 - 60字節(jié)
  • 數(shù)據(jù)
    • 最長65515字節(jié)

• IP數(shù)據(jù)包總長度最長為65535字節(jié)

• IP數(shù)據(jù)包直接放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分

• IP數(shù)據(jù)包傳輸

  • 需通過路由器的接力
  • 每個(gè)主機(jī)和路由都存在有一個(gè)路由表
    為IP包指明路線
  • 路由選擇算法：生成路由表
    RIP
    BGP

• 由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)部分，最長1500字節(jié)

  • IP數(shù)據(jù)包大于1500字節(jié)，則需拆包,分開發(fā)送

• 首部前半部分
  • 固定長度，20字節(jié)
  • 首部格式重要字段
    • 版本
      • ip協(xié)議的版本
      • 占4位
    • 首部長度
      • 占四位，最大進(jìn)制數(shù)值是15
      • 該字段所表示數(shù)的單位：32位字
        • 一個(gè)32位字長是4字節(jié)
        • 例
          1111 : 15 * 4 = 60字節(jié)
          0101 : 5 * 4 = 20字節(jié)
    • 總長度
      • 定義: 首部長度 + 數(shù)據(jù)長度
      • 占16位，最大長度 2^16 - 1 = 65535字節(jié)
    • 標(biāo)識(shí)
      • 占16位
      • 一個(gè)計(jì)數(shù)器
        • 每產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就加1
        • 并不是序號(hào)
    • 標(biāo)志
      • 占三位，目前只有兩位有意義
      • 最低位記為MF
        • 1：表示后面還有分片
        • 0
          • 表示后面沒有分片
          • 該片為最后一片
      • 中間位為DF
        • 1
          • 不允許分片
        • 0
          • 允許分片
    • 片偏移
      • 占13位
      • 以8個(gè)字節(jié)為偏移單位
      • 指出該片在原分組中的相對(duì)位置
      • 每個(gè)分片長度是8字節(jié)的整數(shù)倍
    • 首部檢驗(yàn)和
      • 占16位
      • 只校驗(yàn)分組的首部
      • 不校驗(yàn)數(shù)據(jù)部分
    • 生存時(shí)間TTL
      • 占8位
      • 數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過的路由器數(shù)的最大值
      • TTL被減為0，則該分組必須被丟棄
    • 協(xié)議
      • 占8位
      • 指出分組是使用何種協(xié)議
        • 6：TCP
        • 17：UDP
    • 源地址字段
      • 4字節(jié)
    • 目的地址字段
      • 4字節(jié)
  • 三個(gè)長度標(biāo)記
    • 首部長度:4B
    • 總長度:1B
    • 片偏移:8B

相關(guān)協(xié)議

• ARP協(xié)議
  • 在局域網(wǎng)中，通過目標(biāo)ip地址得到目標(biāo)mac地址的協(xié)議
• ICMP協(xié)議
  • 特點(diǎn)
    • ip協(xié)議的補(bǔ)充
    • 介于網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層
    • 基于ip協(xié)議
      • icmp包封裝在IP包中
  • 功能
    • 傳輸網(wǎng)絡(luò)診斷信息
  • ICMP包類型
    • 錯(cuò)誤信息
      • 源頭冷卻
        • 源主機(jī)向目的主機(jī)傳送數(shù)據(jù)過快
        • 目的主機(jī)無法快速處理
        • 此時(shí)發(fā)送該類型ICMP包，請(qǐng)求源主機(jī)溫柔點(diǎn)～
      • 目的地?zé)o法到達(dá)
        • 路由器接收到一個(gè)沒法進(jìn)一步接力的ip包時(shí)發(fā)出該類型ICMP包
      • 超時(shí)
        • TTL(IPv4)隨經(jīng)過的路由器而遞減
        • 當(dāng)TTL值減為0時(shí)，IP包超時(shí)
      • 重新定向
        • 路由器收到不應(yīng)該收的ip包
        • 此時(shí)路由器向源主機(jī)發(fā)送該類型ICMP包
        • 提醒源主機(jī)修改路由表
    • 咨詢信息
      • 回音
        • ping
        • 使用流程
          1、使用ping命令
          2、向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送ICMP包(Echo詢問類型)
          3、目標(biāo)主機(jī)接收到ICMP包
          4、目標(biāo)主機(jī)回復(fù)ICMP(Echo詢問類型)
• 路由選擇協(xié)議

  • 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP

    • 目標(biāo)
      • 路由器之間不斷交換路由信息
    • RIP
      • 定義
        • 基于距離向量的路由選擇協(xié)議
      • 優(yōu)劣
        • 簡(jiǎn)單
        • 只適用于小型互聯(lián)網(wǎng)
      • 特點(diǎn)

        • 僅和相鄰路由器交換信息

        • 交換的信息：自己的路由表

        • 按固定時(shí)間間隔交換路由信息：30秒

        • 工作原理

          • 剛工作時(shí)，只知道直接連接的網(wǎng)絡(luò)的距離

        • 若干次更新后，所有路由都知道各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路徑地址

        • 通過路由收斂，得到正確的路由選擇信息

    • OSPF
      • 定義
        • 開放最短路徑優(yōu)先
        • 克服RIP缺點(diǎn)
        • 原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜
      • 與RIP的不同
        • 向域內(nèi)系統(tǒng)所有路由器發(fā)送信息
        • 發(fā)送的信息
          • 與本路由器相鄰所有路由器的鏈路狀態(tài)
        • 鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，用洪泛法發(fā)送信息
        • 全局
          • RIP知道
            • 所有網(wǎng)絡(luò)的距離
            • 下一條路由器
          • RIP不知道
            • 全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        • OSPF更新過程收斂得快

      • 流程

        
        

  • 外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP

    • BGP

五、傳輸層

• 傳輸層的由來

  • mac和ip解決了在互聯(lián)網(wǎng)任意兩臺(tái)機(jī)上建立通信的問題
  • 但沒有解決在兩臺(tái)機(jī)上的進(jìn)程間建立通信的問題

• 傳輸層的功能

  • 建立端口到端口的通信
    • 順序控制
    • 重發(fā)控制
    • 流量控制
    • 擁塞控制
    • 提高網(wǎng)絡(luò)利用率
  • 對(duì)比：網(wǎng)絡(luò)層
    • 建立主機(jī)到主機(jī)的通信
  • 識(shí)別TCP/IP或UDP/IP通信
    • 五個(gè)信息
      • 源ip
      • 目標(biāo)ip
      • 協(xié)議號(hào)
      • 源端口號(hào)
      • 目標(biāo)端口號(hào)
    • 五個(gè)有一個(gè)不同，視為其他通信

• 傳輸層協(xié)議

  • UDP協(xié)議

    • 組成
      • 標(biāo)頭: 定義了發(fā)出端口/接收端口
      • 數(shù)據(jù)
    • udp數(shù)據(jù)包全放在IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分
    • 長度
      • 標(biāo)頭
        • 8個(gè)字節(jié)
      • udp數(shù)據(jù)包總長度不超過65535字節(jié)
    • 優(yōu)點(diǎn)
      • 簡(jiǎn)單
      • 易實(shí)現(xiàn)
    • 缺點(diǎn)
      • 可靠性差
        • 數(shù)據(jù)包發(fā)送后，無法知道對(duì)方是否收到

  • TCP協(xié)議

    • 組成
      • 標(biāo)頭
      • 數(shù)據(jù)
    • 長度
      • TCP數(shù)據(jù)包沒有長度限制
      • 通常tcp數(shù)據(jù)包不會(huì)超過IP數(shù)據(jù)包
    • 可近似認(rèn)為，是有確認(rèn)機(jī)制的UDP協(xié)議
      • 每發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包，都要求確認(rèn)
      • 收不到確認(rèn)，則重發(fā)
    • 優(yōu)點(diǎn)
      • 可靠性高: 能確保數(shù)據(jù)不會(huì)遺失
    • 缺點(diǎn)
      • 過程復(fù)雜
      • 實(shí)現(xiàn)困難
      • 耗較多資源

  • TCP VS. UDP

    • 可靠 —— 不可靠
    • 面向連接 —— 面向無連接
    • udp：用于對(duì)高速傳輸和實(shí)時(shí)性有較高要求的通信
      • IP電話
      • 多播與廣播通信
      • 基于廣播的協(xié)議
        • RIP
        • DHCP
    • tcp
      • 傳輸控制協(xié)議
    • udp
      • 用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議

  • 常用端口號(hào)

    • 20：FTP-DATA
    • 21：FTP-CONTROL
    • 22：SSH
    • 23：TELNET
    • 25：SMTP
    • 53：DNS
    • 80：HTTP

• TCP流通信

  • 背景
    • 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)本質(zhì)是有序的0/1序列
    • 0/1序列如以byte為單位，就叫做文本流
  • 目標(biāo)
    • 實(shí)現(xiàn)端到端的可靠通信
    • 確保數(shù)據(jù)到達(dá)的順序與文本流順序相符
  • 實(shí)現(xiàn)形式
    • 虛擬了文本流的通信
    • 在不同計(jì)算機(jī)間進(jìn)行文本流的交互
  • 流的要點(diǎn)：次序
    • 保持TCP包的次序
    • 防止片段碎片化
  • 如何確?？煽?& 順序
    • ACK回復(fù) & 重傳
      • 接收方每收到一個(gè)片段后，發(fā)送一個(gè)ACK回復(fù)片段給發(fā)送方
        • 收到片段序號(hào)為L
        • 則ACK回復(fù)片段的回復(fù)號(hào)為L + 1
      • 發(fā)送方一定時(shí)間內(nèi)未收到ACK回復(fù)，則重新發(fā)送該片段
    • 滑動(dòng)窗口
      • 特點(diǎn)
        • 同時(shí)應(yīng)用于接收方和發(fā)送方,收發(fā)雙方各有一個(gè)滑動(dòng)窗口
        • 片段位于滑窗中時(shí)，表示tcp正在處理該片段
        • 滑窗越大，同時(shí)處理的片段數(shù)目越多
        • 對(duì)于“不那么亂”的片段
          • 利用緩存保存下來
          • 期望在一定時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充上之前的片段
        • 對(duì)于“亂得厲害”的片段
          • 拒絕，不發(fā)送對(duì)應(yīng)的ack
        • 實(shí)現(xiàn)：滑窗
  • 滑動(dòng)窗口
    • 累計(jì)ACK回復(fù)
      • tcp協(xié)議并不是每個(gè)片段都發(fā)送ACK回復(fù)
      • 一般利用一個(gè)ack回復(fù)通知連續(xù)多個(gè)片段的成功接收
      • 收到片段且應(yīng)該回復(fù)ack時(shí)，會(huì)故意延遲一段時(shí)間
    • 滑窗結(jié)構(gòu)
    • 流量控制
    • 窗口
  • 重新發(fā)送
    • 目的
      • 實(shí)現(xiàn)tcp片段傳輸?shù)目煽啃?/li>
    • 重新發(fā)送機(jī)制
      • 超時(shí)重新發(fā)送
      • 快速重新發(fā)送
  • tcp擁塞控制
  • tcp片段頭部格式
    • 組成
      • 出發(fā)端口、目的地端口
      • 序號(hào)：使數(shù)據(jù)片段整理成文本流
      • ack位：設(shè)定后，回復(fù)號(hào)才有效
      • ack回復(fù)號(hào)
        • 說明接收方期待接收的下一個(gè)片段
        • 最后接收到的片段序號(hào) + 1
      • SYN,占一位

      • FIN,占一位

        
        

• TCP控制

  • 組成

    • 重傳控制

      
      
      
      

    • 連接管理

      
      

    • 滑窗

      
      
      
      
      
      

    • 流量控制

      
      

    • 擁塞控制

      
      
      
      

  • Nagle算法

    • 目的
      • 提高網(wǎng)絡(luò)利用率
      • 解決糊涂窗口綜合癥
    • 定義
      • 發(fā)送端有該發(fā)送的數(shù)據(jù)
      • 該發(fā)送的數(shù)據(jù)很少
      • 進(jìn)行延遲發(fā)送的一種處理機(jī)制
    • 滿足條件則發(fā)送
      • 已發(fā)送的數(shù)據(jù)都已經(jīng)收到確認(rèn)應(yīng)答時(shí)
    • 可以發(fā)送最大段長度（MSS）的數(shù)據(jù)時(shí)

  • 流量控制 vs. 擁塞控制

    • 流
      • 收發(fā)雙方點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信量的控制
      • 抑制發(fā)送端數(shù)據(jù)的速率，以便接收端來得及接收
      • 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的局部性問題
    • 擁
      • 確保通信子網(wǎng)有傳送待傳數(shù)據(jù)的能力
        • 防止過多數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中
        • 絡(luò)不至于過載
      • 全局性問題
        • 前提：網(wǎng)絡(luò)能承受現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷
      • 控制網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?/li>

  • 擁塞控制方法

    • 慢開始 & 擁塞避免

      
      
    • 快重傳 & 快恢復(fù)

• tcp連接的建立與斷開

  • 建立連接
    • 目的
      • 連接雙方交換初始序號(hào)ISN
        • 第一個(gè)片段序號(hào)隨機(jī)生成
        • 交換實(shí)現(xiàn)形式
          • 通過SYN片段實(shí)現(xiàn)
    • 過程：三次握手

      • 本質(zhì)：雙方互發(fā)含有自己的ISN的syn片段

        
        
    • 總結(jié)
      • SYN = 1, seq = x
      • SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack = y + 1
      • ACK = 1, seq = x + 1, ack = y + 1
  • 連結(jié)通信
    • 功能
      • 兩段進(jìn)程利用該連接進(jìn)行通信
  • 斷開連接

    • 連接終結(jié)通過特殊片段FIN

    • 為什么要四次，而不合并

      • tcp連接允許單向關(guān)閉
      • 某端已經(jīng)可以關(guān)閉，但另一端不一定可以

    • 為什么要等2MSL

      • 保證A發(fā)送的最后一個(gè)ACK報(bào)文段能夠到達(dá)B
      • 防止已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段 出現(xiàn)在本連接中

    • 過程：四次握手

      • 連接雙方交換了四個(gè)片段
        • 兩個(gè)FIN

        • 個(gè)ACK

          
          

    • 總結(jié)

      • FIN = 1， seq = u
      • ACK = 1, seq = v, ack = u + 1
      • FIN = 1, ACK =1, seq = w, ack = u + 1
      • ACK = 1, seq = u + 1, ack = w + 1

    • ACK, SYN, FIN都一定等于1

  • tcp連接狀態(tài)管理

    
    
    
    
    
    
    image.png

六、應(yīng)用層

• 應(yīng)用層協(xié)議

  • email
  • www
  • ftp
  • DHCP
  • DNS
    • 功能:將網(wǎng)址轉(zhuǎn)為ip地址
    • DNS服務(wù)器
      • 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行域名解析的一些服務(wù)器
    • 特點(diǎn)
      • 基于udp，應(yīng)用層
  • HTTP

• dhcp

  • 基本概念
    • 工作在應(yīng)用層，基于udp協(xié)議
  • 功能 & 作用
    • 動(dòng)態(tài)分配IP地址
  • 協(xié)議規(guī)定
    • 每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，會(huì)有一臺(tái)機(jī)負(fù)責(zé)管理本網(wǎng)絡(luò)的所有IP地址
    • 新的計(jì)算機(jī)加入網(wǎng)絡(luò)
      • 向dhcp服務(wù)器發(fā)送一個(gè)dhcp請(qǐng)求
      • 申請(qǐng)IP地址和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
      • 申請(qǐng)步驟

• dhcp申請(qǐng)步驟：

  • 發(fā)dhcp包
    • 幀頭部
      • 發(fā)出方MAC地址
      • 接收方MAC地址
        • 未知，填入FF-FF-FF-FF-FF-FF
    • ip頭部
      • 發(fā)出方ip
        • 未知，填入0.0.0.0
      • 接收方ip
        • 未知，填入255.255.255.255
    • udp頭部
      • 發(fā)出方端口: 68
      • 接收方端口: 67
    • 以廣播形式發(fā)送
  • dhcp服務(wù)器接收包
    • 檢測(cè)到ip
      • 發(fā)出方：0.0.0.0
      • 接收方：255.255.255.255
      • 明白該包是發(fā)給自己的
  • 讀取dhcp包
  • 分配ip地址
  • 回送一個(gè)DHCP響應(yīng)包
    • 幀頭部
      • 發(fā)出方mac地址
      • 接收方mac地址
        • 已知
    • ip頭部
      • 發(fā)出方ip
        • 已知
      • 接收方ip
        • 已知，但尚未配置
        • 仍填入255.255.255.255
    • udp頭部
      • 發(fā)出方端口：67
      • 接收方：68

• http

  
  

  • 目的: 解決文件傳輸?shù)膯栴}

  • 定義: web文檔傳輸協(xié)議

  • 特點(diǎn): 明確區(qū)分哪端是客戶端，哪端是服務(wù)器端

  • 實(shí)現(xiàn)

    • 請(qǐng)求： 生成針對(duì)目標(biāo)web服務(wù)器的http請(qǐng)求報(bào)文
    • 回復(fù)： 對(duì)請(qǐng)求的內(nèi)容的處理,并回傳
    • 過程

  • URI vs. URL

    • URI
      • Uniform Resource Identifier
      • 統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符
      • 符串表示某一互聯(lián)網(wǎng)資源
    • URL
      • Uniform Resource Locator
      • 統(tǒng)一資源定位符
      • 表示資源的地點(diǎn)
    • URL 是 URI的子集

  • 格式

    • 起始行
      • 只有一行
      • 是請(qǐng)求/回復(fù)最重要的信息
        • 請(qǐng)求起始行：想要什么
        • 回復(fù)起始行：發(fā)生什么
    • 頭信息
      • 多行
      • 每行含一對(duì)鍵值對(duì)
    • 主體
      • 具體的資源
    • http協(xié)議請(qǐng)求

  • 請(qǐng)求方法類別

    • GET
      • 將特定資源傳送給客戶端
      • 傳輸一些不重要的數(shù)據(jù)
        • url？變量名 = 變量值
    • POST
      • 向服務(wù)器端提交數(shù)據(jù)
      • 使用post，url不再被改寫，且數(shù)據(jù)位于http請(qǐng)求主體
    • PUT
      • 傳輸文件
      • 類似FTP文件上傳
      • 要求在請(qǐng)求報(bào)文的主體包含文件內(nèi)容
      • 并保存到請(qǐng)求URI指定的位置
      • 不帶驗(yàn)證機(jī)制
    • DELETE
      • 刪除文件
      • 與put相反
      • 不帶驗(yàn)證機(jī)制
    • HEAD
      • 和GET方法一樣
      • 獲得報(bào)文首部
      • 不返回報(bào)文主體部分
      • 用于確認(rèn)URI的有效性及資源更新的日期時(shí)間
    • OPTIONS
      • 用來查詢針對(duì)請(qǐng)求URI指定的資源支持的方法
      • 查詢支持的請(qǐng)求方法
    • TRACE
      • 追蹤路徑

  • 報(bào)文類別

    • 請(qǐng)求報(bào)文
      • 組成
        • 請(qǐng)求方法
        • 請(qǐng)求URI
        • 協(xié)議版本
        • 可選的請(qǐng)求首部字段
        • 內(nèi)容實(shí)體
    • 響應(yīng)報(bào)文
      • 組成
        • 協(xié)議版本
        • 狀態(tài)碼
        • 原因短語
          • 用以解釋狀態(tài)碼
        • 可選的響應(yīng)首部字段
        • 實(shí)體主體

  • 狀態(tài)碼類別

    • 1XX
      • 信息性狀態(tài)碼
      • 接收的請(qǐng)求正在處理
    • 2XX
      • 成功狀態(tài)碼
      • 請(qǐng)求正常處理完畢
      • 相關(guān)狀態(tài)碼
        • 200：ok
          • 請(qǐng)求被正常處理
        • 204：No Content
          • 請(qǐng)求處理成功
          • 但沒有資源需要返回
        • 206：Partial Content
          • 范圍請(qǐng)求
          • 對(duì)資源某一部分的請(qǐng)求
    • 3XX
      • 重定向狀態(tài)碼
      • 需要進(jìn)行附加操作以完成請(qǐng)求
      • 相關(guān)狀態(tài)碼
        • 301：Moved Permanently
          • 永久性重定向
          • 資源的URI已更新
          • 客戶端請(qǐng)更新書簽引用
        • 302：Found
          • 臨時(shí)性重定向
          • 表示資源的URI已臨時(shí)定位到其他位置
          • 希望用戶本次能使用新URI訪問
    • 4XX
      • 客戶端錯(cuò)誤狀態(tài)碼
      • 服務(wù)器無法處理請(qǐng)求
      • 相關(guān)狀態(tài)碼
        • 400：Bad Request
          服務(wù)器無法理解請(qǐng)求
          表示報(bào)文中存在語法錯(cuò)誤
        • 401：Unauthorized
          • 表示請(qǐng)求需通過http認(rèn)證
          • 第一次返回401，本頁面需認(rèn)證
          • 第二次返回401，認(rèn)證失敗
        • 403：Forbidden
          • 對(duì)請(qǐng)求資源的訪問被拒絕訪問
        • 404：Not Found
          • 服務(wù)器上沒有請(qǐng)求的資源
    • 5XX
      • 服務(wù)器錯(cuò)誤狀態(tài)碼
      • 服務(wù)器處理請(qǐng)求出錯(cuò)
      • 相關(guān)狀態(tài)碼
        • 500：Internal Server Error
          • 內(nèi)部資源出現(xiàn)故障
        • 503：Service Unavailable
          • 服務(wù)器暫處于超負(fù)載或正在進(jìn)行停機(jī)維護(hù)
    • 302：重新定向
      • 資源這里沒有，但知道另一個(gè)地方有
    • 404：無法找到
      • 找不到想要的資源

  • 無狀態(tài)

    • 定義
      • 每次請(qǐng)求-回復(fù)，都重新建立tcp
        • 盡管已做優(yōu)化，但依然保持無狀態(tài)特性
      • 致使服務(wù)器無法知道上次請(qǐng)求和本次請(qǐng)求來自同一個(gè)客戶端
      • 每次請(qǐng)求都是一個(gè)全新的請(qǐng)求
      • 協(xié)議自身不對(duì)請(qǐng)求和響應(yīng)之間的通信狀態(tài)進(jìn)行保存

  • 使http保持狀態(tài)

    • Cookie

  • 使http持久連接

    • 目的
      • 節(jié)省流量
      • 防止造成無謂的tcp連接的建立和斷開
    • 持久連接宗旨
      • 一次tcp連接后可進(jìn)行多次請(qǐng)求和響應(yīng)
    • 管線化
      • 一次發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求，不等待響應(yīng)

• Socket抽象層

  • 定義
    • 傳輸層之上，應(yīng)用層之下

  • 連接過程

    
    
    
    

七、串聯(lián)總結(jié)

• 網(wǎng)絡(luò)通信就是交換數(shù)據(jù)包
  • 發(fā)送包需要兩個(gè)地址
    • 對(duì)方的mac地址
    • 對(duì)方的ip地址
  • 發(fā)送包需判斷對(duì)方是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)
    • 同一子網(wǎng)
      • 對(duì)方的mac地址
      • 對(duì)方的ip地址
    • 不同子網(wǎng)
      • 網(wǎng)關(guān)的ip地址

      • 對(duì)方的ip地址