HCIP一二章笔记-优快云博客

TCP 协议的扩展

一、面向连接

核心特点：TCP 传输数据前需建立逻辑连接（非物理连接），且为点到点通信，仅涉及通讯双方，无第三方。

二、TCP 报文结构

关键字段：包含源端口号、目标端口号、序列号、确认应答号、标志位（如 SYN、ACK、RST 等）、窗口大小等。
四元组：源 IP 地址、源端口、目标 IP 地址、目标端口，是唯一标识一条 TCP 连接的参数。

三、TCP 异常连接

当发送到无效 TCP 连接时，主机会发送RST 标记位置 1 的报文段，用于终止该连接。

四、TCP 可靠传输机制

连接确认机制：发送方通过接收方返回的ACK 标记置 1 的确认报文段（含确认序列号），确保数据被接收。
重传机制：
- 超时重传：基于 RTT（往返时间，数据发出到收到确认的时间）和 RTO（超时重传时间，动态变化）。
- 超时间隔加倍：网络拥塞时，重传间隔翻倍，避免加重拥塞。
- 快速重传：接收方收到失序报文（序列号大于期望）时，连续发送 3 个冗余 ACK，发送方在超时前重传丢失报文，减少时延。
流控机制：防止发送方流量过大导致接收方缓冲区溢出。
- 滑动窗口：接收方通过窗口字段告知发送方可接收的报文量，发送方按窗口大小发送数据（支持累计确认，减少重传）。
- 零窗口处理：接收方缓冲区满时，窗口设为 0，发送方暂停发送；待接收方更新窗口后，发送方满足 “窗口≥MSS 且数据≥MSS” 或 “收到之前数据的 ACK” 时恢复发送。
校验和：用于验证数据完整性（文档未详述具体机制）。

五、TCP 拥塞控制

目的：通过调整发送量缓解网络拥塞。
拥塞判断：以丢包为标志（包括数据包确认超时、收到 3 个冗余 ACK）。
核心机制：
- 拥塞窗口（cwnd）：发送方维护的动态窗口，网络拥塞时减小，反之增大，实际发送量取拥塞窗口与接收窗口的最小值。
- 控制过程：
  - 慢开始：连接初始化时，cwnd 从 1 个 MSS 开始，每收到 1 个 ACK 按指数增长（直至达到慢启动门限 ssthresh）。
  - 拥塞避免：cwnd 超过 ssthresh 后，每收到 1 个 ACK 按线性增长（避免快速拥塞）。
  - 快重传：收到 3 个冗余 ACK 时，立即重传丢失报文，无需等待超时。
  - 快恢复：快重传后，cwnd 减半，继续线性增长发送数据。

网络类型及数据链路层协议

一、网络类型分类（4 种）

多点接入网络（MA）：一条网段内有多个设备。
- BMA（广播型多点接入）：支持广播，设备可互访，如以太网。
- NBMA（非广播型多点接入）：不支持广播，仅 hub 与 spoke 互访，spoke 间隔离，如帧中继网络（常用于运营商接入网，节省成本）。
P2MP（点到多点网络）：由其他网络类型手动修改（如 OSPF 接口配置），需模拟组播发送协议报文，且需手动指定邻居。
点到点网络（P2P）：仅连接两台设备，通过串线（如 VAG 视频线、console 配置线）搭建，传输标准有：
- E1 标准：速率 2.048Mbps（欧洲）；
- T1 标准：速率 1.544Mbps（北美）。

二、数据链路层协议

MA 网络：以太网协议
- 所属类型：属于 BMA，支持多点接入和广播。
- 特征：用 MAC 地址标识设备，通过以太网线（同轴电缆、光纤、双绞线）连接以太网接口（百兆、千兆、万兆），利用频分技术实现高传输速率（并行发送不同频段数据）。
P2P 网络协议
- HDLC（高级数据链路控制协议）：
  - 私有协议，厂商不兼容（如思科默认采用，华为默认不采用）。
  - 特点：支持任意比特流透明传输、传输效率高、有 FCS 校验（可靠性高），但不支持验证和 IP 地址协商。
- PPP（点到点协议）：
  - 公有协议，厂商兼容，支持同步 / 异步线路。
  - 特点：支持验证（安全性）、IP 地址协商（动态分配）、多网络层协议，无重传机制（开销小）。
  - 组成：LCP（链路控制协议，协商链路参数如 MTU、认证方式）、NCP（网络控制协议，协商网络层协议如 IP 地址）、可选验证协议。
  - 工作过程：链路建立（LCP 协商）→ 可选认证（PAP/CHAP）→ 网络层协议协商（NCP）。
  - 验证方式：
    - PAP：两次握手，密码明文传输，支持单 / 双向认证；
    - CHAP：三次握手，基于随机数和共享密钥计算哈希值，不发送密码，安全性更高，支持单 / 双向认证。
  - MP（多链路 PPP）：将多个 PPP 链路捆绑为一条，实现增加带宽、负载分担、链路备份等功能。