计算机网络 谢希仁版笔记

3. 数据链路层

1. 差错检测；现实的通信链路都不会是理想的，存在一定的信噪比，从而导致误码率；为了保证数据的可靠传输，在数据链路层广泛的采用了循环冗余校验（CRC）
2. 传输差错可分为两大类：比特差错（由于信噪比、硬件设施的原因）、传输差错（帧丢失、帧重复、帧乱序）
3. 为了保证传输的质量，现在使用了两种方式实现可靠性传输协议（这样做可以提高通信效率）：
   • 对于通信质量良好的有线传输链路，如果数据链路层出现差错，需要由上层协议改进（如传输层、TCP）
   • 对于信号质量较差的无线传输链路，使用确认重传机制。
4. 在通信线路传输质量较差的年代，高级数据链路控制（HDLC）协议广受使用；现在更多的使用PPP协议
5. PPP协议是用户和ISP服务商进行通信时所使用的数据链路层协议。
6. PPP协议特点：

   1. 简单
   2. 封装成帧
   3. 透明性
   4. 多种网络层协议
   5. 多种类型链路
   6. 差错检测
   7. 检测连接状态
   8. 最大传送单元
   9. 网络层地址协商
   10.数据压缩协商 
   

   
7. MTU 最大接收单元1500字节；只包含数据部分

网络层

1. 网际协议 IP

2. 地址解析协议 ARP（根据目标机器IP地址解析出对应的数据链路层的硬件地址）

3. 网际控制协议 ICMP

4. 网际组管理协议 IGMP
   

5. 一般来讲，将网络互联需要使用一些设备，不同层次所用设备不同：

   1. 物理层 使用转发器
   2. 数据链路层使用网桥或桥接器
   3. 网络层使用路由器
   4. 网络层以上使用网关

6. ip数据报格式：
   

7. ARP地址解析协议（缓存+广播）
   

8. IP数据包组成部分：

   1. 版本 占4位（IP协议版本，例如IPV4、IPV6）
   2. 首部长度 占4位，（首部长度（总长60字节）=固定部分（20字节）+变长）
   3. 区分服务
   4. 总长度，总长度字段为16位，那么数据包最长单位2的16次方-1=65535字节；然而实际传送的字节为MTU（1500）最大传送单元；然而IP协议又规定，总长度不能超过576字节（512字节+60首部+4富余字节），如果超过，则需要分片处理。
   5. 标识，分片的标识。
   6. 片偏移 分片偏移量
   7. 生存时间 TTL
   8. 协议 （IP层的上层协议）
   9. 首部校验和
   10. 源地址
   11. 目的地址

9. CIDR 无类别域间路由，可以构成超网；使得细分的子网又能聚合起来。

10. 网际控制报文协议ICMP；为了有效的转发IP数据包和提高交付成功的机会。

11. ICMP 存放在数据包的数据部分加上数据包的首部

12. ICMP的一个重要应用就是分组网间探测PING，用来测试两台主机之间的连通性。traceroute发送无法交付的UDP数据包。

13. 内部网关协议RIP（距离向量算法）和内部网关协议OSPF（迪杰斯特拉最短路径算法）

14. 外部网关协议BGP（路径向量算法）

15. NAT 网络地址转换；

16. MPLS 面向连接技术。具有以下三个特点：

    1. 支持面向连接的服务质量
    2. 支持流量工程，平衡网络负载
    3. 有效的支持虚拟专用网VPN

TCP/UDP协议

1. 运输层为应用进程直接提供端到端的逻辑通信，同时还会对报文进行差错检测。

2. UDP 用户数据报协议

3. TCP传输控制协议；由于要提供可靠的、面向连接的服务；因此不可避免的增加了许多开销，如确认、流量控制、计时器以及连接管理等。不仅使协议的数据单月的首部增大很多，还要占用许多的处理机资源。
   

4. UDP是无连接的、尽最大努力交付、面向报文的；在IP数据包服务的基础上仅仅添加了复用和分用以及差错检测功能。UDP直接传送应用层发送的报文数据，不会进行分包处理。所以应用层应该在处理UDP数据报时考虑其大小。

TCP：

1. 关于TCP的几个协议，这些协议都没有在TCP中使用，但是类似于TCP协议进阶出来的；
   • 停止等待协议（等待消息发送收到确认之后再发送第二个协议，信道利用率差）
   • 连续ARQ协议（连续ARQ协议规定，发送方每收到一个确认，就把窗口向前滑动一个分组的位置）
     
2. TCP 报文段首部格式
   
3. 流量控制
4. 拥塞控制
   • 慢开始（每经过一个轮次，拥塞窗口就加倍；慢是因为从1个拥塞窗口开始）
   • 拥塞避免（慢开始到达门限值之后，每经过一个轮次（RTT），拥塞窗口就+1 MSS）
   • 快重传（在接收方丢失数据包（序号为N）之后，将收到的失序的报文信息，然后连续三次反馈给发送方N-1的序号，表示重复确认；块重传可以提高网络20%的性能）
   • 快恢复（结合快重传）
5. AQM 主动队列管理；主动在队列达到拥塞警惕的时候丢弃分组，提醒发送方放慢发送速率，从而减轻网络拥塞或者不出现网络拥塞。

应用层

1. 应用进程跨越网络的通信；如果我们不能使用已经标准化的互联网应用协议，那么我们应该需要使用系统调用和应用编程接口来解决这个问题。

转载篇

TCP 总结：TCP协议面试灵魂10问，建议收藏~