1.2章笔记

以下是关于 **TCP协议扩展**、**数据链路层协议** 及 **网络类型** 的整理笔记，采用结构化方式呈现，便于理解与记忆：

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## **一、TCP协议扩展**
### **1. 核心扩展（RFC标准）**
| **扩展名称**               | **RFC**   | **作用**                                                                 | **应用场景**                     |
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| **选择性确认 (SACK)**       | RFC 2018  | 允许接收方确认非连续数据块，减少重传冗余。                               | 高丢包网络（如Wi-Fi、卫星链路）  |
| **窗口缩放 (Window Scaling)**| RFC 1323  | 将窗口大小从16位扩展到30位，支持更大吞吐量。                            | 高速长距离网络（如跨洋光纤）     |
| **时间戳选项 (Timestamps)** | RFC 1323  | 提供精确RTT测量，防止序列号回绕（PAWS）。                               | 高速网络（10Gbps+）              |
| **快速重传/恢复 (Fast Retransmit)** | RFC 5681 | 通过重复ACK触发重传，避免超时等待。                                     | 所有现代TCP实现                  |
| **显式拥塞通知 (ECN)**     | RFC 3168  | 路由器标记拥塞（而非丢包），接收方通过ACK通知发送方降速。                | 数据中心、低延迟网络             |
| **多路径TCP (MPTCP)**       | RFC 6824  | 在多个网络路径（如Wi-Fi和4G）上并行传输数据。                           | 移动设备、多宿主服务器           |
| **TCP Fast Open (TFO)**     | RFC 7413  | 在三次握手期间携带数据，减少短连接延迟。                                | HTTP/3、Web浏览                 |
| **TCP-AO（认证选项）**      | RFC 5925  | 替代TCP-MD5，提供更强的连接认证（如HMAC-SHA-256）。                     | BGP路由、军事网络               |

### **2. 拥塞控制算法扩展**
- **CUBIC**（Linux默认）：高带宽下公平性更好。
- **BBR**（Google）：基于带宽和延迟估计，避免缓冲区膨胀。
- **TCP-NV**（New Vegas）：改进延迟敏感性，适合混合网络。

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## **二、数据链路层协议**
### **1. 常见协议**
| **协议**       | **特点**                                                                 | **应用场景**               |
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| **以太网 (Ethernet)** | 使用MAC地址，CSMA/CD机制（早期），支持多种速率（10M/100M/1G/10G）。      | 局域网（LAN）              |
| **PPP**        | 点对点协议，支持身份验证（PAP/CHAP），无MAC地址需求。                    | 拨号上网、路由器间链路      |
| **HDLC**       | 同步帧传输，面向比特，无纠错功能。                                       | 企业级广域网（WAN）        |
| **Wi-Fi (802.11)** | 无线协议，CSMA/CA机制，支持多速率（802.11a/b/g/n/ac/ax）。              | 无线局域网（WLAN）         |
| **VLAN (802.1Q)**  | 在以太网帧中添加VLAN标签，实现逻辑网络隔离。                             | 企业网络分段               |

### **2. 关键机制**
- **MAC地址**：48位地址（如 `00:1A:2B:3C:4D:5E`），用于本地网络寻址。
- **MTU（最大传输单元）**：以太网默认1500字节，超过需分片（如IP分片）。
- **ARP**：将IP地址映射到MAC地址（局域网内）。

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## **三、网络类型**
### **1. 按覆盖范围分类**
| **网络类型**   | **范围**          | **特点**                                                                 | **示例**                     |
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| **PAN**        | 个人设备（10m）   | 低功耗、短距离。                                                        | 蓝牙、ZigBee                 |
| **LAN**        | 局部区域（1km内） | 高带宽、低延迟，私有管理。                                               | 家庭/企业以太网、Wi-Fi       |
| **MAN**        | 城市（几十km）    | 光纤或无线骨干网。                                                      | 城市WiMAX、光纤城域网        |
| **WAN**        | 全球              | 依赖ISP，高延迟，使用路由协议（如BGP）。                                 | 互联网、跨国企业专线         |

### **2. 按传输技术分类**
- **有线网络**：以太网、光纤（如GPON）。
- **无线网络**：Wi-Fi、蜂窝网络（4G/5G）、卫星通信。
- **软件定义网络 (SDN)**：控制平面与数据平面分离，集中化管理（如OpenFlow）。

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## **四、关联性总结**
1. **TCP扩展优化传输**：  
   - 在**高速WAN**中依赖窗口缩放和时间戳。  
   - 在**无线LAN**中依赖SACK和快速重传。  
2. **数据链路层影响TCP**：  
   - **MTU**影响TCP分片（如Path MTU Discovery）。  
   - **无线丢包**触发TCP误判拥塞（需ECN或BBR优化）。  
3. **网络类型决定协议选择**：  
   - **数据中心**：低延迟需求 → 启用ECN + 高速以太网（10G+）。  
   - **移动网络**：多路径需求 → MPTCP + 蜂窝/Wi-Fi切换。

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### **附：常见问题**
- **为什么Wi-Fi需要TCP SACK？**  
  无线信道高丢包，SACK避免重传完整窗口数据。  
- **MPTCP在5G中的作用？**  
  同时利用5G和Wi-Fi链路，提升吞吐与可靠性。  
- **ECN与传统拥塞控制的区别？**  
  ECN主动标记拥塞，传统依赖丢包（延迟更高）。