網絡層
IP
首部的前一部分是固定長度，共 20 字節，是所有 IP 數據報必須具有的
路由器
路由選擇協議屬于網絡層控制層面的內容
l 路由器 的 主要工作： 轉發分組。
l 路由 信息協議 RIP (Routing Information Protocol ) 是 一種 分布式的、基于距離向量的 路由選擇協議 。
l 多播數據報和一般的 IP 數據報的 區別：
u 目的地址： 使用 D 類 IP 地址。
u 協議字段 = 2 ， 表明使用網際組管理協議 IGMP 。
?l對多播數據報不產生 ICMP 差錯報文。在 PING 命令后面鍵入多播地址，將永遠不會收到響應。
?局域網
把 802.3局域網簡稱為“以太網”。
lIEEE 802.3：第一個 IEEE 的以太網標準。
從總線以太網到星形以太網
IEEE 802.1Q 對虛擬局域網 VLAN 的定義：虛擬局域網 VLAN 是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組，而這些網段具有某些共同的需求。每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標識符，指明發送這個幀的計算機是屬于哪一個 VLAN。
幀
標準以太網幀插入 4 字節的 VLAN 標記后變成了 802.1Q 幀（或帶標記的以太網幀）
MAC
注意：如果連接在局域網上的主機或路由器安裝有多個適配器，這樣的主機或路由器就有多個“地址”。更準確些說，這種 48 位“地址”應當是某個接口的標識符。
l IEEE 注冊 管理機構 RA 負責向廠家 分配 前 3 個 字節 ( 即 高 24 位 ) ，稱為 組織唯一 標識符 OUI (Organizationally Unique Identifier) 。
l 廠家自行 指派 后 3 個 字節 ( 即 低 24 位 ) ，稱為 擴展 標識符 ( extended identifier) 。
l 必須 保證生產出的適配器 沒有重復地址 。
地址被固化在適配器的 ROM 中。
無線局域網
l 無線局域網 不能 簡單地搬用 CSMA/CD 協議 。 因為 ：
1. 碰撞檢測（ CD ） 要求：一 個站點在發送本站數據的同時，還必須不間斷地檢測信道，但接收到的信號強度往往會遠遠小于發送信號的強度，在無線局域網的設備中要實現這種功能就 花費過大 。
2. 即使能夠實現碰撞檢測的功能，并且在發送數據時檢測到信道是空閑的時候，在接收端仍然有 可能發生碰撞 。
隱蔽站問題 (hidden station problem) ：由于無線信號覆蓋范圍和穿透能力有限， A 和 C 檢測不到彼此的無線信號，都以為 B 是空閑的，因而都向 B 發送數據，結果發生碰撞。
1. 無線 局域網的適配器 無法實現 碰撞檢測；
2. 檢測 到信道空閑，其實信道 可能并不空閑；
3. 即使能夠 在硬件上實現無線局域網的碰撞檢測功能，也無法檢測出 隱蔽站問題 帶來的碰撞 。
網絡設備?
TCP
l加權平均往返時間 RTTS 又稱為平滑的往返時間。
新的 RTTS? = ?(1 - a) ′ (舊的 RTTS) ?+ a ′ (新的 RTT 樣本)?????? (5-4)
其中，𝟎≤𝜶<𝟏?。0≤α<1 。
若 𝛂→𝟎α→0，表示 RTT 值更新較慢。
若?𝛂→𝟏 α→1，表示 RTT 值更新較快。
RFC 6298 推薦的 a 值為 1/8，即 0.125。
l RTO (Retransmission Time-Out) 應 略 大于 加權平均 往返時間 RTT S 。
l RFC 6298 建議 RTO ：
RTO = RTTS + 4 ′ RTTD ?
其中：RTTD 是 RTT 偏差的加權平均值
RFC 6298 建議 RTTD
新的 RTTD = (1 - b ) ′ (舊的 RTTD) ?+? b ′ ?RTTS - 新的 RTT 樣本? ??(5-6)
其中：b 是個小于 1 的系數，其推薦值是 1/4，即 0.25。
l 糊涂窗口 綜合癥 ：每次 僅發送一 個字節或很少幾 個 字節的數據時，有效數據傳輸效率變得很低的現象。
1. 節點 緩存容量 太小；
2. 鏈路容量 不足；
3. 處理機 處理速率 太慢；
4. 擁塞本身會進一步加劇擁塞 ；
增加資源能解決擁塞嗎？
1. 增大緩存，但未提高輸出鏈路的容量和處理機的速度，排隊等待時間將會大大增加，引起大量超時重傳，解決不了網絡擁塞；
2. 提高處理機處理的速率會將瓶頸轉移到其他地方；
擁塞引起的重傳并不會緩解網絡的擁塞，反而會加劇網絡的擁塞
l真正的發送窗口值：
真正的發送窗口值 = Min (接收方通知的窗口值rwnd，擁塞窗口值cwnd)
擁塞控制算法
慢開始
l 小到大逐漸增大注入到網絡中的數據字節， 即：由小到大 逐漸 增大擁塞窗口 數值。
??擁塞窗口 cwnd
? 初始值： 2 種設置方法。
? 1 至 2 個最大報文段 MSS （舊標準）
? 2 至 4 個最大報文段 MSS （ RFC 5681 ）
? 慢開始門限 ssthresh
? 防止擁塞窗口增長過大引起網絡擁塞
當 TCP 連接進行初始化時，將擁塞窗口置為 1（窗口單位不使用字節而使用報文段）。?
l 無論在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發送方判斷網絡出現擁塞（ 重傳定時器超時 ）：
1. ssthresh = max ( cwnd /2 ， 2)
2. cwnd = 1
3. 執行慢開始算法
當擁塞窗口 cwnd = 16 時，發送方連續收到 3 個對同一個報文段的重復確認 （記 為 3-ACK ）。發送方改為執行 快重傳 和 快恢復 算法。
l 當 rwnd < cwnd 時，是接收方的 接收能力 限制 發送窗口的最大值。
l 當 cwnd < rwnd 時 ，是 網絡擁塞 限制 發送窗口的最大值。
?l對 TCP 擁塞控制影響最大的就是路由器的分組丟棄策略。
l 路由器隊列 維持兩個參數 ：
u 隊列長度 最小 門限 TH min
u 隊列長度 最大 門限 TH max 。
l RED 對每一個到達的分組都先計算平均隊列長度 L AV 。
1. 若 平均隊列長度 小于最小 門限 TH min ，則將新到達的分組放入隊列進行排隊。
2. 若 平均隊列長度 超過最大 門限 TH max ， 則將新到達的分組丟棄。
3. 若 平均 隊列長度 介于 在 最小門限 TH min 和最大 門限 TH ax 之間 ，則按照某一 概率 p 將新到達的分組丟棄。
A 的 TCP 向 B 主動發出連接請求報文段，其首部中的同步位 SYN = 1，并選擇序號 seq = x，表明傳送數據時的第一個數據字節的序號是 x。
注意：TCP規定，SYN 報文段（即SYN = 1的報文段）不能攜帶數據，但要消耗掉一個序號。
l B 的 TCP 收到連接請求報文段后，如同意， 則發 回確認。
l B 在確認報文段中應使 SYN = 1 ，使 ACK = 1 ，其 確認號 ack = x + 1 ，自己選擇的序號 seq = y 。
應用層
DNS 使用 UDP 通信
DHCP
-
DHCP 的工作流程
- 發現階段（DHCP Discover）
- 當客戶端（如計算機、移動設備等）首次接入網絡或其 IP 配置需要更新時，它會以廣播的形式發送一個 DHCP Discover 消息。這個消息的目的是尋找網絡中的 DHCP 服務器。因為客戶端此時還沒有 IP 地址，所以使用 0.0.0.0 作為源 IP 地址，廣播地址（通常是 255.255.255.255）作為目的 IP 地址。
- 在這個消息中，客戶端還會包含一些其他信息，如自己的 MAC 地址等，以便 DHCP 服務器能夠識別客戶端。
- 提供階段（DHCP Offer）
- 網絡中的 DHCP 服務器接收到 DHCP Discover 消息后，會根據自己的配置和可用的 IP 地址資源，選擇一個合適的 IP 地址，并向客戶端發送一個 DHCP Offer 消息。這個消息包含了提供給客戶端的 IP 地址、子網掩碼、默認網關地址、DNS 服務器地址等網絡配置信息。
- 由于客戶端是通過廣播發送的發現消息，所以可能會有多個 DHCP 服務器收到并響應，每個響應的服務器都會發送一個 DHCP Offer 消息。
- 請求階段（DHCP Request）
- 客戶端收到一個或多個 DHCP Offer 消息后，會選擇其中一個（通常是第一個收到的），然后向選中的 DHCP 服務器發送一個 DHCP Request 消息。這個消息以廣播形式發送，目的是通知所有 DHCP 服務器自己選擇了哪個 IP 地址。
- 在這個消息中，客戶端會再次包含自己的 MAC 地址和選中的 IP 地址等信息。
- 確認階段（DHCP Ack）
- 被選中的 DHCP 服務器收到 DHCP Request 消息后，會向客戶端發送一個 DHCP Ack 消息，確認將所選的 IP 地址及其他網絡配置參數分配給客戶端。
- 客戶端收到 DHCP Ack 消息后，就會使用分配到的 IP 地址和其他網絡配置參數來配置自己的網絡接口，從而可以正常地在網絡中進行通信。
- 續租階段（Renewal）
- 客戶端獲得的 IP 地址是有一定租期的。當租期達到一半時，客戶端會自動向為其分配 IP 地址的 DHCP 服務器發送一個 DHCP Request 消息，請求續租。
- 如果 DHCP 服務器同意續租，會發送一個 DHCP Ack 消息，更新租期；如果不同意續租，可能會發送一個 DHCP Nak 消息，此時客戶端需要重新發起 DHCP Discover 流程來獲取新的 IP 地址。
郵件
l 重要 標準：
u 簡單郵件發送協議： SMTP
u 互聯網文本報文格式
u 通用互聯網郵件擴充 MIME
u 郵件讀取協議： POP3 和 IMAP
用戶代理，郵件服務器，以及郵件發送和讀取協議?
l 郵件 讀取協議 POP 或 IMAP 與郵件傳送協議 SMTP 完全不同。
l 發信人的用戶代理向源郵件服務器發送郵件，以及源郵件服務器向目的郵件服務器發送郵件，都是使用 SMTP 協議。
l 而 POP 協議或 IMAP 協議則是用戶從目的郵件服務器上讀取郵件所使用的協議。
HTTP
l 萬維網使用 Cookie 跟蹤在 HTTP 服務器和客戶之間傳遞的 狀態 信息 。
請求一個萬維網文檔所需的時間
所需的時間 >=
?? RTT（三報文握手建立 TCP 連接）
+ RTT（請求和接收文檔）
+ 文檔的傳輸時間
= 2 RTT +文檔的傳輸時間
協議 HTTP/1.0 的主要缺點
l 每請求一個文檔就要有 兩倍 RTT 的 開銷 。
l 客戶和服務器每一次建立新 的 TCP 連接 都要分配緩存和變量 。
l 這種 非持續 連接 使服務器 的負擔很重。
?協議 HTTP/1.1 使用持續連接
l 持續 連接 （ persistent connection ）：服務器 在發送響應后仍然在一段時間內 保持 這條 連接（不釋放）， 使同一個客戶（瀏覽器）和該服務器可以繼續在這條連接上傳送后續 的 HTTP 請求 報文和響應報文 。
l 只要文檔 都在同一個服務器 上，就可以繼續使用該 TCP 連接。
l 兩種工作 方式：
u 非流水線方式 (without pipelining)
流水線方式 (with pipelining)。
協議 HTTP/2
1. 服務器可以并行發回響應（使用同一個 TCP 連接）。
2. 允許客戶復用 TCP 連接進行多個請求。
3. 把所有的報文都劃分為許多較小的二進制編碼的幀，并采用了新的壓縮算法，不發送重復的首部字段，大大減小了首部的開銷，提高了傳輸效率。
TELNET
- 定義：NVT 即網絡虛擬終端（Network Virtual Terminal）格式，是 TELNET 協議中定義的一種標準數據格式，用于在客戶端和服務器之間傳輸數據，使得不同類型的終端和主機之間能夠進行互操作。
- 格式內容：NVT 定義了一個標準的字符集和控制字符集，以及字符的編碼方式和傳輸規則。它將數據分為數據字符和控制字符，數據字符用于傳輸實際的文本或二進制數據，控制字符用于實現諸如終端控制、命令傳輸等功能。
FTP
1. 打開熟知端口（端口號為 21 ），使客戶進程能夠連接上。
2. 等待客戶進程發出連接請求。
3. 啟動從屬進程來處理客戶進程發來的請求。從屬進程對客戶進程的請求處理完畢后即終止，但從屬進程在運行期間根據需要還可能創建其他一些子進程。
4. 回到等待狀態，繼續接受其他客戶進程發來的請求。主進程與從屬進程的處理是并發地進行。
交互式：允許客戶指明文件的類型與格式，并允許文件具有存取權限。
TFTP
l 每次 傳送的數據報文中有 512 字節的數據，但最后一次可不足 512 字節。
l 數據報文按序編號， 從 1 開始。
l 支持 ASCII 碼或二進制傳送。
l 只 支持文件 傳輸， 不 支持交互。
l 開始工作時， TFTP 客戶進程發送一個讀 請求或 寫 請求報文給 TFTP 服務器進程， 其 UDP 熟知 端口號碼 為 69 。
l TFTP 服務器 進程選擇 一個新的端口和 TFTP 客戶進程進行通信。
l 若文件長度恰好為 512 字節的整數倍，則在文件傳送完畢后，還必須在 最后 發送一個只含首部而無數據的數據報文。
l 若文件長度不是 512 字節的整數倍，則最后傳送數據報文的數據字段一定不滿 512 字節 ，作為 文件結束的標志。
DNS
l 根據所 起的作用 ，分為四種類型 ：
1. 根 域名服務器
2. 頂級域名服務器
3. 權限域名服務器
4. 本地域名服務器
數據格式
偽首部
- 源 IP 地址：占 4 字節，填寫發送方的 IP 地址，用于標識數據的來源。
- 目的 IP 地址：占 4 字節，填寫接收方的 IP 地址，用于標識數據的去向。
- 保留字段：占 1 字節，未使用，通常設置為 0。
- 協議字段：占 1 字節，用于標識上層協議，對于 TCP 協議，該字段的值為 6。
- TCP 長度：占 2 字節，指的是 TCP 報文段的長度，包括首部和數據部分的總長度。
UDP
TCP
UGR,ACK,RSH,RST,SYN,FIN
DN
S 使用 UDP 通信
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