HCIP笔记

第一章

一、面向连接
TCP 传输数据前需先建立点到点（point - to - point）逻辑连接，通信中仅涉及双方，无第三方参与 。
二、TCP 报文结构
关键字段：含源端口、目标端口、序列号、确认应答号、窗口大小、校验和、紧急指针、选项（长度可变）、数据

区分 TCP 连接靠源 IP、源端口、目标 IP、目标端口组成的“四元组”，唯一标识一条连接 。

三、TCP 异常连接
主机发含 RST 标记置 1 的 TCP 报文段，中断无效连接 。

四、TCP 可靠传输机制（连接确认、重传、流控、校验和 ）
（一）连接确认机制
TCP 要求对端回复确认报文（ACK 标记置 1 ），确保数据被接收，激活确认序列号来同步状态 。
（二）重传机制
1. 超时重传：
- RTT（往返时间）：发端发数据到收端回确认的时间，用于度量超时重传参数 。
- RTO（超时重传时间）：动态值，网络状况不同（如时延大/小）对应不同策略，超时未收确认则重传 。
- 超时间隔加倍：网络拥塞时，重传间隔加倍（如首次超时用 RTO，再超时用 2×RTO ），缓解拥塞加剧，避免频繁重传占满带宽 。
- 快速重传：收端发冗余 ACK（Duplicate ACK ，连续 3 次同确认号 ACK ），发端无需等 RTO 到期，直接重传丢失报文，提升效率 。
- 失序报文：收端收到序号大于期望的报文，暗示期望报文可能丢失，触发后续重传/确认逻辑 。
（三）流控机制
- 目的：防发端流量过大，致收端缓存溢出 。
- 滑动窗口：收端通过 TCP 报文“窗口字段”告知发端可发数据量，发端据此调整发送窗口，控制实时发送数据量 。
- 零窗口处理：收端缓存满时，窗口置 0 ，发端停发；收端缓存有空时，发窗口更新报文（含新窗口值，通常选 MSS 或 1/2 缓存空间，取小值 ），发端满足“窗口>0 且数据块<=MSS”或“收到前发数据的 ACK”，才恢复发送 。

五、TCP 拥塞控制
- 目的：观察网络拥塞（如丢包、超时、收端发冗余 ACK ），调整发送量，缓解网络压力 。
- 拥塞判断：丢包（如报文段中断、超时未确认 ）、收端连续发 3 个冗余 ACK ，视为网络拥塞 。
- 控制方法 - 拥塞窗口：发端维护的逻辑窗口，结合接收窗口（收端通告），取最小值限制发送量，动态调整，大小 1 ~ 几百 MSS（最大报文段长度 ），受拥塞窗口、接收窗口共同约束 。
- 控制过程：
- 初始化：连接建立时，拥塞窗口初始为 1 个 MSS ，用慢启动算法，每收一个确认，窗口按指数增长（如收 n 个 ACK ，窗口增 n 个 MSS ）。
-慢启动门限（ssthresh）：防窗口过大拥塞，初始值按需设；窗口>ssthresh 用拥塞避免算法（收 ACK ，窗口增 1 个 MSS ，线性增长 ）；窗口<=ssthresh ，慢启动/拥塞避免算法可选 。
-拥塞避免阶段：窗口达 ssthresh 后，每收一个 ACK ，窗口增 1 个 MSS ，平缓增长，持续到网络再拥塞，重新调整参数 。

第二章

一、网络类型分类（基于 OSPF，因二层链路类型而异 ）
（一）多点接入网络（MA）
- 定义：同一段网内存在多个设备的网络，分两类
- 广播型（NBMA - Broadcast Multi - Access）：支持广播，如以太网，设备可互访。
- 非广播型（NBMA - Non - Broadcast Multi - Access）：不支持广播，如某些帧中继场景，spoke 间难直接互访，可通过 Hub - spoke 模式，用一根线连多用户，用户间需经 Hub 通信，能省成本。
- 注：不同网络类型对应不同数据链路层技术，也关联物理层设备 。
（二）点到多点网络（P2MP）
- 特点：点到多个点，可修改 OSPF network - type 适配，类似“伪广播”，让非广播网络模拟广播特性通信，比如帧中继网络可配置成该类型，优化设备间交互 。
（三）点到点网络（P2P）
- 特点：网络中仅两台设备，靠串行线连接（如 VAG 线、console 配置线 ），像串口（serial）接口连接形成的网络，传输标准分 E1（2.048Mbps，欧洲标准 ）、T1（1.544Mbps，北美标准 ）。

二、数据链路层协议
（一）MA 网络（以太网相关 ）
- 以太网本质：是设备（非网络），遵循 EthernetII 标准，靠以太网接口连设备组成网络，用 MAC 地址（物理地址）区分标识，运行的二层协议是 IEEE802.3 ，涉及光纤、双绞线等传输介质，常见接口有路由器以太网口、交换机接口，同一链路可同时发不同帧，靠冲突检测（半双工）或避免（全双工）处理竞争，降低丢包。
（二）P2P 网络
1. HDLC 协议
- 全称：High - Level Data Link Control（高级数据链路控制协议 ）。
- 特点：能透明传任意比特流，传输效率高，帧有 FCS 保障可靠，帧格式统一，用于点到点同步链路；但不支持验证，缺安全性，也不协商 IP 地址，是私有协议，不同厂商难兼容，由 ISO 基于 SDLC 改进，早期设备常用，后多被 PPP 取代 。
2. PPP 协议
- 全称：point - to - point protocol（点到点协议 ）。
- 特点：公议，厂商兼容，支持同步/异步链路，可配置不同 IP 协商，有链路验证（PAP/CHAP ），能检测纠错（无纠错能力），支持多网络层协议，无重传，开销小。
- 帧结构：含 Flag（定界，0x7E ）、Address（0xFF ，类似 MAC ）、Control（0x03 ）、Protocol（标识网络层协议，如 LCP/NCP ）、Information（数据 ）、FCS（校验 ）。
- 组成：物理层（同步/异步介质 ）、链路层（LCP 协商链路，认证；NCP 协商网络层，如 IP 地址 ）、网络层（IP 等协议 ）。
- 工作过程：链路建立（LCP 发报文协商，如链路 MTU 等 ）→ 验证（PAP 明文传账号密码；CHAP 更安全，主验方发挑战，被验方用密码+挑战算哈希回应，验身份 ）→ 网络层协商（NCP 协商 IP 等 ）。
- PPP MP（多链路 PPP ）：把多个 PPP 链路捆绑当一条用，可加带宽、降时延，需创建 MP - Group 接口，把串行接口加入该组配置 。