电子科大杨宁TCPIP协议原理（总结）

plaodj

本博文总结于电子科大杨宁TCPIP协议原理。视频地址：http://v.ku6.com/playlist/index_1735229.html 。反正我没看完，以下是我的总结。

第一章
1.1协议和标准
协议：一组控制数据通信的规划。
三要素：语法syntax、语义semantics、同步Timing (what、how、when)
标准（standard）：一致同意的规划。
种类：事实上的标准 de-facto—实际或习惯；
          合法标准 de-jury—法律或规章。
1.2标准化组织
ISO(International Standards Organization) 国际标准化组织
Internet标准：RFC(Request For Comments)

第二章 OSI模型和TCP/IP协议族
2.1ISO标准
Open System Interconnection 开放系统互连
Reference Model 参考模型
目的：使两个不同的系统能够互相通信，而不需要改变底层的硬件或软件逻辑。
（1）物理层 （2）数据链路层 （3）网络层 （4）传输层 （5）会话层 （6）表示层 （7）应用层
ISO是一个组织，OSI是一个模型，不是协议，是网络体系结构的概念模型。
peer-to-peer Protocol对等层协议
TCP/IP协议族
（1）数据链路层 （2）网络层 （3）传输层 （4）应用层
Interner结构
多个路由器（Router）互连物理网络；
计算机（Host）与其中的物理网络相连。
TCP协议的应用层协议
FTP（文件传输）HTTP（超文本传输） SMTP（电子邮件传输） DNS（）
UDP协议的应用层协议
TFTP（简单文件传输） SNMP（简单网络管理协议） DNS（）
编址
物理地址（链路地址）：标识通信节点，节点所属LAN或WAN指定，LAN或WAN唯一；
IP地址（网络地址）：标识通信节点的网络连接，Internet指定，Internet内唯一；
端口地址：标识通信的进程，操作系统指定，一台计算机内唯一

第三章 底层网络技术
Internet不是一种新的网络，它建立在底层网络上的网际网；
物理网为上层提供通信支持，成为互联网的“信道”或接口；
1、传输介质
有线介质—导线管（导向媒体）同轴电缆、光纤
无线介质—电磁波（非导向媒体）8个频段
2、局域网（LAN）Local Area Network
      允许一些独立设备在受限地理范围内彼此能够直接通信；
     共享介质—广播式
3、交换
交换系统：有多个输入和输出的“黑盒子”。
电路交换（流方式传输）
     建立连接、数据传输、拆除连接
分组交换（分组传输）：数据报（Datagram）、虚电路
报文交换：
4、广域网（WAN）Wide Area Network
     在一个很大的地理范围内提供数据、话音、视频信息的长距离传输。
     交换网络—点到点式。 电路交换 、分组交换
5、连接设备
     转发器（Repeater）/ 集线器（Hub） 物理层
     网桥（Bridge）/ 交换机（Switch）     链路层
     路由器（Router）网络层
     网关（Gateway） 应用层

第四章 IP编址
1、IP地址—通用标识
     唯一标识互联网上的主机或路由器
2、IP地址结构
     32bit二进制地址， 模拟物理网的编址机制。
     IP地址表示—点分十进制
3、IP地址分类
     A类：1 7 24  Net^7 Host^24  0.0.0.0 ~ 127.255.255.255 高位 0
     B类：1 1 14 16 Net^14 Host^16 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 高位 10
     C类：1 1 1 21 8 Net^21 Host^8 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255 高位110
     D类：无NetId、无HostId
     E类：无NetId、无HostId
4、判断142.34.2.17是哪类IP
     NetId = 142.34 - 128 = 14.34   HostId = 2.17
5、多接口设备
     多接口（multi homed）计算机，可以连接到多个网络，每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类。
     路由器：必须连接多个网络，每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类。（ABC类）
6、本网络上的本主机：0.0.0.0

第五章 构成子网和超网
1、构成子网（subnetting）
     将一个IP类网划分几个较小的子网（subnet）,多个物理共享同一个IP类网前缀。
     方法：三级层次结构 NetId subnetId HostId
2、掩码（Mask）
     子网掩码：Net id + Subnet id
     默认掩码：Net id

第六章 IP分组的交付和路由选择
1、交付（Delivery）:对分组的物理转发
2、路由选择（Routing）:为分组寻找路由
3、IP分组传输环境
     多个网络 、多个路由器、多条可能的路径
4、IP通信—无连接通信
     多种网络都能满足的通信方式、允许多种选路策略
5、直接交付：分组目的与分组的发送接口在同一IP网络中
     间接交付：分组目的与分组的发送接口在不同IP网络中
6、交付过程
     交付方式判断：目的IP&发送口掩码  =？发送口IP &发送口掩码   相等：直接交付 不相等：间接交付。
7、路由选择
     静态路由选择、动态路由选择

第八章 ARP和RARP
1、地址解析（Address Resolution）
     逻辑地址—>物理地址
2、ARP（Address Resolution Protocol）
     地址解析协议：IP地址—>MAC地址
3、RARP（Reverse Address Resolution Protocol）RFC 903
    MAC地址—>IP地址
     用途：无盘机器的引导，动态IP地址配置

第九章 ICMP（Internet Control Message Protocol）
1、IP的辅助协议，为IP提供差错报告机制。为其它层（TCP/UDP 应用）提供辅助功能 。
2、ICMP与IP之上实现，逻辑上与IP同在网络层。与IP传递过程一致，无连接通信。直接送达目的站点，沿途的转发路由器不能获知ICMP报文内容。

第十一章 UDP 用户数据报协议
1、检验和
     UDP的检验和计算方法与IP检验和一样。
     检验内容包括三个部分：伪首部+UDP首部+数据。
     伪首部（pseudo header）:根据IP首部的部分信息形成，不与UDP报文一起发送到网络上。进一步确保UDP报文送到正确主机的正确端口上。
     检验和—>可选。减少高可能性的网络上的传输开销。
2、对IP协议的增强。
     主机多目标通信的区分，允许多个通信并发进行而不会发生混淆。

第十二章 TCP 传输控制协议
1、面向数据流的传输
     无结构字节流：没有边界，内容任意
2、有缓冲的传送，提高效率
3、可靠性保证
     （1）采用面向连接的通信方式；
     （2）滑动窗口协议，以提高通信性能；
     （3）携带确认方式；
     （4）只有一种报文格式，
4、端口、端点概念与方式和UDP完全一样，连接上的通信双方抽象的虚电路连接。
5、控制字段
     URG:紧急指针
     RST:
     ACK:
     SYN:
     PSH:
     FIN:
6、最大报文段长度（MSS）2byte
     MSS影响网络传输性能
          太小：降低网络利用率（报文开销）
          太大：降低网络性能（分片降低成功传输概率）
     最佳MSS
          理论：尽可能长而不分片
          实际：不存在
          通常：发送端按发送接口的MTU来确定
     通信双方用MSS选项进行MSS值来协商
          接收方不能处理较长的报文时（如资源有限等）
7、窗口比例因子 1byte
     针对高吞吐量和高时廷传输介质上的数据传输，增大窗口大小
8、时间戳：用来测量往返时间，动态定义超时时间。
9、差错控制
     检测：校验和、确认、超时
     纠正：重传
10、确认机制—带重传的肯定确认
          接收方收到正确的数据后，向源站回送ACK报文。
          发送方重传错误数据（受损报文，丢失报文）
       累计确认
          ACK number是接收方希望接收到的下一个字节
          对ACK number以前的所有字节的确认
11、超时重传机制
     发送方发送数据时启动一个定时器
          定期期间，发送方收到确认后，再发送后续数据
          定期期满，发送方重传未确认数据
     未确认数据
          受损或丢失的数据
          确认丢失的数据
12、TCP的流控
     收发速率匹配，防止接收方被数据流淹没
     方法：收发速率匹配—滑动窗口协议
     TCP的拥塞控制
     表现为时廷增加
     超时重传机制会进一步加重网络拥塞
     方法：减少报文段的发送量—基于滑窗协议
13、滑窗协议（Sliding Window）
     窗口
          发送方在收到确认前，其发送缓冲区可以发送的数据流长度
          单位：字节或报文
     滑动
          随着确认的不断到达，窗口也不断的向后移动
14、TCP发送窗口
     发送窗口
          发送缓冲区当中可以发送的数据流长度
          应用数据可一次1或多字节送至TCP缓冲区
     发送窗口随确认过程滑动
          已发未确认—等待确认和重发
          可以发送—当前仍未发送，其数据将切割成适当的报文段发送后
15、接受区缓冲区
     对接收的报文段进行字节流排序
     上层可以一次1或多字节提取字节流
     下层（IP层）一个，一个报文段提交给TCP
16、TCP建立连接
     主动建立连接（Active open）发起连接（client）
     被动建立连接（Passive open）接受连接（server）
     被动连接方一般先于主动连接方启动，但不发起连接建立过程，而是在某个端口上等待主动方的连接请求。
     TCP的任意一方都可以主动打开连接
     （1）初始序号
          TCP使用随机的初始序号值
               双方都必须知道对方的初始序号才能正常通信
               双方都需确认对方得到了自己的初始序号
          确保把初始序号送到对方—TCP三次握手（three-way handshake）方式建立连接     
               考虑报文丢失、乱序、重复、廷迟的因素
17、TCP连接拆除（四次握手）
     通信是双向的，但连接的拆除是单向的。
          网络上两个方向所走的路不同
          报文段从网络上陆续到达主机
     连接拆除的发起方只能关闭自己的发送方向
          不能发送数据，可接收数据，可确认发送
     接收方向由对方拆除
18、TCP连接复位
     连接复位（reset）
          异常中断连接
          快速关闭连接，无确认。
     发出RST=1的报文，立即中止连接（双向）
     收到RST=1的报文，立即中止连接（双向）