网络层
IP
首部的前一部分是固定长度，共 20 字节，是所有 IP 数据报必须具有的
路由器
路由选择协议属于网络层控制层面的内容
l 路由器 的 主要工作： 转发分组。
l 路由 信息协议 RIP (Routing Information Protocol ) 是 一种 分布式的、基于距离向量的 路由选择协议 。
l 多播数据报和一般的 IP 数据报的 区别：
u 目的地址： 使用 D 类 IP 地址。
u 协议字段 = 2 ， 表明使用网际组管理协议 IGMP 。
l对多播数据报不产生 ICMP 差错报文。在 PING 命令后面键入多播地址，将永远不会收到响应。
局域网
把 802.3局域网简称为“以太网”。
lIEEE 802.3：第一个 IEEE 的以太网标准。
从总线以太网到星形以太网
IEEE 802.1Q 对虚拟局域网 VLAN 的定义：虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的计算机是属于哪一个 VLAN。
帧
标准以太网帧插入 4 字节的 VLAN 标记后变成了 802.1Q 帧（或带标记的以太网帧）
MAC
注意：如果连接在局域网上的主机或路由器安装有多个适配器，这样的主机或路由器就有多个“地址”。更准确些说，这种 48 位“地址”应当是某个接口的标识符。
l IEEE 注册 管理机构 RA 负责向厂家 分配 前 3 个 字节 ( 即 高 24 位 ) ，称为 组织唯一 标识符 OUI (Organizationally Unique Identifier) 。
l 厂家自行 指派 后 3 个 字节 ( 即 低 24 位 ) ，称为 扩展 标识符 ( extended identifier) 。
l 必须 保证生产出的适配器 没有重复地址 。
地址被固化在适配器的 ROM 中。
无线局域网
l 无线局域网 不能 简单地搬用 CSMA/CD 协议 。 因为 ：
1. 碰撞检测（ CD ） 要求：一 个站点在发送本站数据的同时，还必须不间断地检测信道，但接收到的信号强度往往会远远小于发送信号的强度，在无线局域网的设备中要实现这种功能就 花费过大 。
2. 即使能够实现碰撞检测的功能，并且在发送数据时检测到信道是空闲的时候，在接收端仍然有 可能发生碰撞 。
隐蔽站问题 (hidden station problem) ：由于无线信号覆盖范围和穿透能力有限， A 和 C 检测不到彼此的无线信号，都以为 B 是空闲的，因而都向 B 发送数据，结果发生碰撞。
1. 无线 局域网的适配器 无法实现 碰撞检测；
2. 检测 到信道空闲，其实信道 可能并不空闲；
3. 即使能够 在硬件上实现无线局域网的碰撞检测功能，也无法检测出 隐蔽站问题 带来的碰撞 。
网络设备
TCP
l加权平均往返时间 RTTS 又称为平滑的往返时间。
新的 RTTS = (1 - a) ´ (旧的 RTTS) + a ´ (新的 RTT 样本) (5-4)
其中，𝟎≤𝜶<𝟏 。0≤α<1 。
若 𝛂→𝟎α→0，表示 RTT 值更新较慢。
若 𝛂→𝟏 α→1，表示 RTT 值更新较快。
RFC 6298 推荐的 a 值为 1/8，即 0.125。
l RTO (Retransmission Time-Out) 应 略 大于 加权平均 往返时间 RTT S 。
l RFC 6298 建议 RTO ：
RTO = RTTS + 4 ´ RTTD
其中：RTTD 是 RTT 偏差的加权平均值
RFC 6298 建议 RTTD
新的 RTTD = (1 - b ) ´ (旧的 RTTD) + b ´ ½RTTS - 新的 RTT 样本½ (5-6)
其中：b 是个小于 1 的系数，其推荐值是 1/4，即 0.25。
l 糊涂窗口 综合症 ：每次 仅发送一 个字节或很少几 个 字节的数据时，有效数据传输效率变得很低的现象。
1. 节点 缓存容量 太小；
2. 链路容量 不足；
3. 处理机 处理速率 太慢；
4. 拥塞本身会进一步加剧拥塞 ；
增加资源能解决拥塞吗？
1. 增大缓存，但未提高输出链路的容量和处理机的速度，排队等待时间将会大大增加，引起大量超时重传，解决不了网络拥塞；
2. 提高处理机处理的速率会将瓶颈转移到其他地方；
拥塞引起的重传并不会缓解网络的拥塞，反而会加剧网络的拥塞
l真正的发送窗口值：
真正的发送窗口值 = Min (接收方通知的窗口值rwnd，拥塞窗口值cwnd)
拥塞控制算法
慢开始
l 小到大逐渐增大注入到网络中的数据字节， 即：由小到大 逐渐 增大拥塞窗口 数值。
•拥塞窗口 cwnd
• 初始值： 2 种设置方法。
• 1 至 2 个最大报文段 MSS （旧标准）
• 2 至 4 个最大报文段 MSS （ RFC 5681 ）
• 慢开始门限 ssthresh
• 防止拥塞窗口增长过大引起网络拥塞
当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口置为 1（窗口单位不使用字节而使用报文段）。
l 无论在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（ 重传定时器超时 ）：
1. ssthresh = max ( cwnd /2 ， 2)
2. cwnd = 1
3. 执行慢开始算法
当拥塞窗口 cwnd = 16 时，发送方连续收到 3 个对同一个报文段的重复确认 （记 为 3-ACK ）。发送方改为执行 快重传 和 快恢复 算法。
l 当 rwnd < cwnd 时，是接收方的 接收能力 限制 发送窗口的最大值。
l 当 cwnd < rwnd 时 ，是 网络拥塞 限制 发送窗口的最大值。
l对 TCP 拥塞控制影响最大的就是路由器的分组丢弃策略。
l 路由器队列 维持两个参数 ：
u 队列长度 最小 门限 TH min
u 队列长度 最大 门限 TH max 。
l RED 对每一个到达的分组都先计算平均队列长度 L AV 。
1. 若 平均队列长度 小于最小 门限 TH min ，则将新到达的分组放入队列进行排队。
2. 若 平均队列长度 超过最大 门限 TH max ， 则将新到达的分组丢弃。
3. 若 平均 队列长度 介于 在 最小门限 TH min 和最大 门限 TH ax 之间 ，则按照某一 概率 p 将新到达的分组丢弃。
A 的 TCP 向 B 主动发出连接请求报文段，其首部中的同步位 SYN = 1，并选择序号 seq = x，表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x。
注意：TCP规定，SYN 报文段（即SYN = 1的报文段）不能携带数据，但要消耗掉一个序号。
l B 的 TCP 收到连接请求报文段后，如同意， 则发 回确认。
l B 在确认报文段中应使 SYN = 1 ，使 ACK = 1 ，其 确认号 ack = x + 1 ，自己选择的序号 seq = y 。
应用层
DNS 使用 UDP 通信
DHCP
-
DHCP 的工作流程
- 发现阶段（DHCP Discover）
- 当客户端（如计算机、移动设备等）首次接入网络或其 IP 配置需要更新时，它会以广播的形式发送一个 DHCP Discover 消息。这个消息的目的是寻找网络中的 DHCP 服务器。因为客户端此时还没有 IP 地址，所以使用 0.0.0.0 作为源 IP 地址，广播地址（通常是 255.255.255.255）作为目的 IP 地址。
- 在这个消息中，客户端还会包含一些其他信息，如自己的 MAC 地址等，以便 DHCP 服务器能够识别客户端。
- 提供阶段（DHCP Offer）
- 网络中的 DHCP 服务器接收到 DHCP Discover 消息后，会根据自己的配置和可用的 IP 地址资源，选择一个合适的 IP 地址，并向客户端发送一个 DHCP Offer 消息。这个消息包含了提供给客户端的 IP 地址、子网掩码、默认网关地址、DNS 服务器地址等网络配置信息。
- 由于客户端是通过广播发送的发现消息，所以可能会有多个 DHCP 服务器收到并响应，每个响应的服务器都会发送一个 DHCP Offer 消息。
- 请求阶段（DHCP Request）
- 客户端收到一个或多个 DHCP Offer 消息后，会选择其中一个（通常是第一个收到的），然后向选中的 DHCP 服务器发送一个 DHCP Request 消息。这个消息以广播形式发送，目的是通知所有 DHCP 服务器自己选择了哪个 IP 地址。
- 在这个消息中，客户端会再次包含自己的 MAC 地址和选中的 IP 地址等信息。
- 确认阶段（DHCP Ack）
- 被选中的 DHCP 服务器收到 DHCP Request 消息后，会向客户端发送一个 DHCP Ack 消息，确认将所选的 IP 地址及其他网络配置参数分配给客户端。
- 客户端收到 DHCP Ack 消息后，就会使用分配到的 IP 地址和其他网络配置参数来配置自己的网络接口，从而可以正常地在网络中进行通信。
- 续租阶段（Renewal）
- 客户端获得的 IP 地址是有一定租期的。当租期达到一半时，客户端会自动向为其分配 IP 地址的 DHCP 服务器发送一个 DHCP Request 消息，请求续租。
- 如果 DHCP 服务器同意续租，会发送一个 DHCP Ack 消息，更新租期；如果不同意续租，可能会发送一个 DHCP Nak 消息，此时客户端需要重新发起 DHCP Discover 流程来获取新的 IP 地址。
邮件
l 重要 标准：
u 简单邮件发送协议： SMTP
u 互联网文本报文格式
u 通用互联网邮件扩充 MIME
u 邮件读取协议： POP3 和 IMAP
用户代理，邮件服务器，以及邮件发送和读取协议
l 邮件 读取协议 POP 或 IMAP 与邮件传送协议 SMTP 完全不同。
l 发信人的用户代理向源邮件服务器发送邮件，以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件，都是使用 SMTP 协议。
l 而 POP 协议或 IMAP 协议则是用户从目的邮件服务器上读取邮件所使用的协议。
HTTP
l 万维网使用 Cookie 跟踪在 HTTP 服务器和客户之间传递的 状态 信息 。
请求一个万维网文档所需的时间
所需的时间 >=
RTT（三报文握手建立 TCP 连接）
+ RTT（请求和接收文档）
+ 文档的传输时间
= 2 RTT +文档的传输时间
协议 HTTP/1.0 的主要缺点
l 每请求一个文档就要有 两倍 RTT 的 开销 。
l 客户和服务器每一次建立新 的 TCP 连接 都要分配缓存和变量 。
l 这种 非持续 连接 使服务器 的负担很重。
协议 HTTP/1.1 使用持续连接
l 持续 连接 （ persistent connection ）：服务器 在发送响应后仍然在一段时间内 保持 这条 连接（不释放）， 使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续 的 HTTP 请求 报文和响应报文 。
l 只要文档 都在同一个服务器 上，就可以继续使用该 TCP 连接。
l 两种工作 方式：
u 非流水线方式 (without pipelining)
流水线方式 (with pipelining)。
协议 HTTP/2
1. 服务器可以并行发回响应（使用同一个 TCP 连接）。
2. 允许客户复用 TCP 连接进行多个请求。
3. 把所有的报文都划分为许多较小的二进制编码的帧，并采用了新的压缩算法，不发送重复的首部字段，大大减小了首部的开销，提高了传输效率。
TELNET
- 定义：NVT 即网络虚拟终端（Network Virtual Terminal）格式，是 TELNET 协议中定义的一种标准数据格式，用于在客户端和服务器之间传输数据，使得不同类型的终端和主机之间能够进行互操作。
- 格式内容：NVT 定义了一个标准的字符集和控制字符集，以及字符的编码方式和传输规则。它将数据分为数据字符和控制字符，数据字符用于传输实际的文本或二进制数据，控制字符用于实现诸如终端控制、命令传输等功能。
FTP
1. 打开熟知端口（端口号为 21 ），使客户进程能够连接上。
2. 等待客户进程发出连接请求。
3. 启动从属进程来处理客户进程发来的请求。从属进程对客户进程的请求处理完毕后即终止，但从属进程在运行期间根据需要还可能创建其他一些子进程。
4. 回到等待状态，继续接受其他客户进程发来的请求。主进程与从属进程的处理是并发地进行。
交互式：允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。
TFTP
l 每次 传送的数据报文中有 512 字节的数据，但最后一次可不足 512 字节。
l 数据报文按序编号， 从 1 开始。
l 支持 ASCII 码或二进制传送。
l 只 支持文件 传输， 不 支持交互。
l 开始工作时， TFTP 客户进程发送一个读 请求或 写 请求报文给 TFTP 服务器进程， 其 UDP 熟知 端口号码 为 69 。
l TFTP 服务器 进程选择 一个新的端口和 TFTP 客户进程进行通信。
l 若文件长度恰好为 512 字节的整数倍，则在文件传送完毕后，还必须在 最后 发送一个只含首部而无数据的数据报文。
l 若文件长度不是 512 字节的整数倍，则最后传送数据报文的数据字段一定不满 512 字节 ，作为 文件结束的标志。
DNS
l 根据所 起的作用 ，分为四种类型 ：
1. 根 域名服务器
2. 顶级域名服务器
3. 权限域名服务器
4. 本地域名服务器
数据格式
伪首部
- 源 IP 地址：占 4 字节，填写发送方的 IP 地址，用于标识数据的来源。
- 目的 IP 地址：占 4 字节，填写接收方的 IP 地址，用于标识数据的去向。
- 保留字段：占 1 字节，未使用，通常设置为 0。
- 协议字段：占 1 字节，用于标识上层协议，对于 TCP 协议，该字段的值为 6。
- TCP 长度：占 2 字节，指的是 TCP 报文段的长度，包括首部和数据部分的总长度。
UDP
TCP
UGR,ACK,RSH,RST,SYN,FIN
DN
S 使用 UDP 通信
