网络基础知识（根据《图解TCP/IP》记录）

网络基础知识

1.协议：计算机之间进行通信的约定。
2.协议的分层与OSI参考模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
3.传输方式的分类：面向有连接型（TCP）与面向无连接型（UDP）；电路交换与分组交换。
4.地址：唯一性和层次性。
5.网络的构成：网卡、中继器（多端口的中继器就是集线器）、2层交换机（网桥）、3层交换机（路由器）、4-7层交换机、网关

TCP/IP标准化

1.TCP/IP协议群：应用协议（HTTP、FTP、TELNET）、传输协议（TCP、UDP）、网际协议（IP、ICMP、ARP）、路由控制协议（RIP、ARP）
2.TCP/IP标准化过程中的特点：开放性、注重实用性。通过RFC使得TCP/IP更加规范。
3.互联网基础知识：互联网协议就是TCP/IP，TCP/IP就是互联网协议。
4.TCP/IP协议分层模型：四层：网络接入层（对应OSI数据链路层、物理层）、互联网层（OSI网络层）、传输层（OSI传输层）、应用层（OSI应用层、表示层、会话层）。与OSI模型的对应关系。
5.示例：网络接入层附加上以太网首部及以太网尾部（32位的FCS构成），以太网接收端和发送端地址为MAC地址；互联网层附加上IP首部，接收端和发送端地址为IP地址；传输层附加上TCP首部（或UDP首部），接收端和发送端地址为端口号；应用层产生应用包头及数据。

数据链路

1.数据链路技术：
①共享介质型网络：有两种控制方式（争用方式和令牌传递方式），用同轴电缆实现半双工通信。
②非共享介质型网络：通过使用交换机及双绞线实现全双工通信。（判断方法？）
③根据MAC地址转发：48位的MAC地址及其传输方式，交换机的转发方式。
④环路监测：生成树及源路由两种方式。
⑤VLAN：带有VLAN技术的网桥（第二层交换机），按照端口区分多个网段，从而可以区分广播数据传播的范围。（定义介绍详见百科）
2.以太网：以太网是一种通信方式，局域网（现在发展到城域网）的数据链路层的一种技术标准，数据链路的一种类型。以太网不是一个网络，局域网、城域网、广域网才是一个网络。 ①连接形式：过去？现在？。②分类表格。③历史：起初受限于共享介质型网络的CSMA/CD方式，后来受到ATM交换技术的启发和双绞线的普及采用了使用交换机的非共享介质型网络。④帧结构（其中有前导码）看书P93。⑤PPPoE方式：PPP协议只属于数据链路层（以太网规范了数据链路层和物理层的标准），PPPoE是在以太网的数据中加入PPP帧进行传输的一种方式。采用PPPoE管理以太网，就可以利用PPP的验证功能使ISP管理终端用户的使用。
3.其他数据链路：ATM、FDDI、POS、Token Ring、光纤通道、ISCSI。
4.VPN：包括IP-VPN和广域以太网。

IP协议

1.IP基础知识：主机是配置有IP地址，但是不进行路由控制的设备。路由器是配置有IP地址并进行路由控制的设备。节点是主机和路由器的统称。IP对数据链路层进行抽象化。
2.IP地址：IPv4由32位二进制数表示，由网络标识（网络地址）和主机标识（主机地址）组成。①分类：A类：前8位是0-127，规定前8位是网络地址；B类：前8位是128-191，规定前16位是网络地址；C类：前8位是192-223，规定前24位是网络地址；D类：前8位是224-239，规定前32位是网络地址；E类：前8位是240-255，未使用。②广播地址：主机地址部分全部改为1。③子网掩码：它对应IP地址的网络地址部分的位全部为“1”，对应IP地址主机地址部分的位全部为“0”。④全局地址与私有地址。⑤同一网段指的是IP地址和子网掩码相与得到相同的网络地址。
3.路由控制：路由控制表中记录着网络地址（网段）与下一步应该发送至路由器的地址（路由器的接口的地址）。
4.IP的分割与再构处理：在TCP情况下，根据路径MTU的大小（由ICMP通知的）计算出MSS（最大消息长度），在TCP传输层进行数据段（segment）的分割处理，IP层不会再进行分割处理，在接收主机不需要重组直接发送给TCP层，TCP层再进行再构处理。区分UDP的方式。（区分P142的MTU与P208的MSS）
5.IPv4首部格式。

IP协议相关协议、技术

1.DNS技术（系统）：域名的分层管理，每层都设有域名服务器，进行DNS查询的主机和软件叫做DNS解析器。DNS查询的过程：由DNS服务器查询，将查到的IP地址返回给解析器。
2.ARP协议：工作机制：从一个IP地址发送ARP请求包以了解其MAC地址，目标地址将自己的MAC地址填入其中的ARP响应包返回到IP地址。RARP服务器可以注册嵌入式设备的MAC地址及其IP地址，通过RARP协议给该设备分配IP地址（与DHCP的区别）。
3.ICMP协议
4.DHCP协议：在每个网段设置一个DHCP中继代理，由中继代理单播发给DHCP服务器。根据自己的MAC地址请求IP地址。
5.NAT技术：在NAT（NAPT）路由器内部有自动生成的用来转换地址的表。现如今采用的是可以转换TCP、UDP端口号的NAPT技术，可以转换IP地址和端口号，避免相同端口同时通信时产生冲突。
区别： 转发表（MAC地址与交换机接口的对应关系）、路由表（目标IP地址的网络地址与下一个路由器数据包进入的接口的IP地址的对应关系）、转换表（NAPT路由器进行私有IP与全局IP转换以及转换端口号），对比DNS技术（通过数据库文件找到域名对应的IP地址）。

TCP与UDP

1.端口号：识别同一台计算机中进行通信的不同应用程序，也称为程序地址。通过五项内容识别一个通信。TCP与UDP端口号对应的服务不相同。
2.UDP：利用IP面向无连接的通信服务。
3.TCP：①传输过程：三次握手与四次挥手，SYN（请求建立连接）、FIN（请求切断连接）、ACK（确认应答）。②TCP的MSS（最大消息长度）在三次握手时由两端主机之间被计算得出，由TCP分割数据，IP不再进行分割处理。③窗口控制：不利用窗口控制时，每发一个段进行一次确认应答；窗口就是无需等待确认应答就可以发送下一个段，直到发一个窗口的大小（大小是不固定的）才停止（没有收到ACK时才会停止，如果发送的段数据量到达窗口大小限制之前就收到了ACK那么就不会停止发送）。④重发控制：高速重发控制（发送端主机连续三次收到同一个ACK就会将其所对应的数据重发）P212和超时重发控制。⑤流量控制：接收端主机向发送端主机通知自己可以接收的数据的大小，于是发送端会发送不超过这个限度的数据，该大小限度被称作窗口大小。TCP首部中有字段通知窗口大小，接受主机可以通知发送主机自己的接收缓冲区大小；发送主机时不时发送窗口探测的数据段向接收主机获取最新的窗口大小信息。⑥拥塞控制。⑦延时确认应答：每两个数据段返回一次确认应答；捎带应答：TCP的ACK和回执数据可以通过一个包发送。

路由协议

1.路由控制：这种向“正确的方向”转发数据所进行的处理就叫做路由控制或路由。
2.路由控制范围：路由协议分为EGP（外部网关协议）和IGP（内部网关协议）两大类。IGP中使用RIP（路由信息协议）、RIP2、OSPF（开放式最短路径优先）等协议，EGP中使用BGP（边界网关协议）协议。
3.路由算法：①距离向量算法：根据距离（跳数多少，跳数指所经过的路由器个数）和方向决定目标网络或目标主机位置的一种方式。②链路状态算法：根据交换链路状态生成网络拓扑信息，然后根据拓扑信息生成路由表。
4.RIP协议：①使用子网掩码时的RIP处理。②16计数、水平分割（不再把收到的消息返还给发送端）、毒性逆转（链路断开时发送无法通信的信息）、触发更新（路由信息变化时立刻发送广播）。③包类型只有一种，利用路由控制信息，一边确认是否连接网络，一边传送网络信息。
5.OSPF协议：①包类型：问候包、数据库描述包、链路状态请求包、链路状态更新包、链路状态确认应答包。②每个路由器根据链路状态数据库中的网络链路状态（NLSA）和路由器链路状态（RLSA）生成路由表。③引入区域概念，进行细分管理。

应用协议