IP协议
IP协议是不可靠、无链接的数据报传输服务
不可靠：它不能保证ip数据报能成功的到达目的地，如某个路由器暂时用完了缓冲区，ip有一个简单的错误处理算法：丢弃该数据报，然后发送ICMP消息报给信源端。任何要求的可靠性必须由上层提供
无连接：ip并不维护任何关于后续数据报的状态信息。每个数据报的处理是相互独立的。IP数据报可以不按发送顺序接受。如果一信源向相同的信宿发送两个连续的数据报，每个数据报都是独立地进行路由选择，可能选择不同的路线，因此B可能在A到达之前先到达。
IP首部
4位版本号
4位首部长度：最大就是15个长度，长度的单位是字，每个字就是4个字节，即32位，所以最大不超过15*4=60字节
8位服务类型（TOS）：最后1位是没有用的。前面3位是ip优先级,然后4位，第一位被置为1，表示Ip需要的最小的延时，第二位置1,，标志这个包需要最大吞吐量，第三位被置1，表示需要最高的可靠性，第四位被置1，表示需要最小的费用。
16位总长度（字节数）：2^16 = 65536，0～65535，这是65536个数字，一个整体的数据包，最大不可能超过65535字节。
16位标识：每一个ip包都给它一个id。id的作用：ip包可能被分片，同一个包的分片的id都是相同的。
3个标志位：只用了两位，一位是df位，df位表示是否能分片，如果包的长度大于MTU，正常会被分片，但是如果df = 1，则会被直接丢弃，并发送一个ICMP报文，报告给PC丢包的原因。第二位是mf 用来标识是否是最后一个分片，如果是1表示不是最后一个分片，如果为0表示是最后一个分片
13位片偏移：一个包分片之后，在接受的时候，利用片偏移将其重新组合。
8位生存时间（TTL）：过一跳路由器就-1，防止包在网络中形成环路。如果TTL字段为0或1，就会发送一个ICMP超时报文给发送端
8位协议位：下一个是什么协议，比如下一个协议是TCP，则在第6的位置标记为1
16为首部校验和
32位源IP
32位目IP
选项：最长为40字节
ICMP
ICMP通常被认为是IP层的一个组成部分，它传递差错保温以及其他需要注意的信息。ICMP报文通常被IP层或更高层协议使用，一些ICMP报文把差错报文返回给用户进程。
类型 + 代码：80：请求回显，00：回显应答
不产生ICMP差错报文：
1. ICMP差错报文（ICMP查询报文可能会产生ICMP差错报文）
2. 目的地址是广播或者多播地址的IP数据报
3. 作为链路层广播的数据报
4. 不是IP分片的第一片（因为只有第一片才有四层的端口号信息）
5. 源地址不是单个主机的数据报。这就是说，源地址不能是零地址、环回地址、广播地址和组播地址。
为什么用Traceroute，而不用IP路径记录选项
1. 并不是所有的路由器都支持记录路由选项，因此该选项在某些路径上是不能使用的。
2. 记录路由一般是单向选项。发送段设置了该选项，那么接收端不得不从收到的IP首部中提取出所有的信息，然后全部返回给发送端。
3. IP首部中留给选项中的空间有限，不能存放当前大多数的路径。
TCP链接
TCP面向链接意味着两个使用TCP的应用在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP链接。在TCP链接中，仅有两方进行彼此通信。
TCP可靠性：
1. 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块
2. 当TCP发送一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果 不能及时收到一个确认，将重新发送这个报文。
3. 当TCP收到发送TCP链接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒。
4. TCP将保持它首部和数据的校验和。
5. 既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。
6. TCP提供流量控制。TCP链接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主句致使较慢主机的缓冲区溢出。
UDP的主要特点
1. UDP是无链接的，即发送数据之前不需要建立链接。
2. UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，同时不适用拥塞控制
3. UDP是面向报文的（TCP是面向字节流的）
4. UDP支持一对一，一对多，多对以和多对多的交互通信。（TCP是一对一，并且提供全双工通信）
5. UDP的首部开销小，只有8个字节（TCP至少是24个字节）
TCP如何实现可靠性：
1. 以字节为单位的滑动窗口技术
A为发送端，B为接收端，A维护一个发送窗口和一个发送缓存，B维护一个接受窗口和一个接受缓存。处于发送窗口的数据可以发送数据，接受到接受方的确认之后，确认之前的数据可以从发送缓冲区中删除，并且发送窗口移动到确认的哪个序号上。（如果丢失了，接收端会选择性确认，让发送端只发送一段数据）
2. 流量控制：
主要是通过接收端告诉发送端，接收窗口多大来实现的。接收端可以根据当前自身的处理情况，来动态的调整接收窗口大小，并反馈给发送端，并且发送端通过此来动态的调整发送窗口的大小。
3. TCP拥塞控制（协调使用这个网络资源的所有主机）
出现拥塞的条件：对资源需求的总和 > 可用资源
拥塞控制的四种算法：
假定：1. 数据单方向传送的，而另一个方向只传送确认。2. 接收方总是有足够大的缓存空间，因为发送窗口大小取决于拥塞程度。
慢开始：是一个指数增长的过程，起始的默认值是一个报文段。经过一个传输轮次之后，发送窗口大小就由1变为2……一直增大到慢开始门限
拥塞避免：加法增大，线性增加的过程。从慢开始门限开始，每次传输轮次只在上一次传输轮次上增加一个报文段。如果发送方在发送的时候，检测到了网络拥塞。则又从慢开始开始。
慢开始：这次慢开始的门限值为刚刚拥塞避免值的1/2。然后再进行拥塞避免。
快重传：慢开始到拥塞避免，如果收到三个重复确认就执行重传算法。
快恢复：此时不用降到慢开始的起始值1，而是直接降到拥塞避免最大值的1/2。然后进行线性增长。
流量控制和TCP拥塞控制的区别：
流量控制是端到端的，拥塞控制。拥塞控制是多对一的，比如接受主机察觉到了网络拥塞，但是它并不能明确到底是哪个发送速率过快，或者发送数据过多所造成的。
中继器和集线器
中继器（再生数字信号）
诞生原因是由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接受错误。中继器的功能就是对信号进行再生和还原，对衰减的信号进行放大，保持与源数据相同，以增加信号的传输距离，延长网络的长度。
集线器：多口的中继器（链接到集线器的主机平分带宽）
对信号进行放大转发，对衰减的信号进行放大，接着转发到其他所有处于工作状态的端口上，以增加信号传输的距离，延长网络的长度。不具备信号的定向传送能力，是一种共享设备（广播）。
网桥和交换机（都是在数据链路层对以太网进行优化）
网桥
网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发。
网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发帧，而是先检查帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口。
交换机
网桥两边连的是两个冲突域，交换机是各个主机直接链接到交换机上，它能隔离冲突域，但是不能隔离广播。
路由器：
链接因特网中各个局域网、广域网的设备，隔离冲突域和广播域。