『壹』 [計算機網路之六] 傳輸層
傳輸層向它上面的應用層提供通信服務，它屬於面向通信部分的最高層，同時也是用戶功能中的最底層。
從傳輸層的角度，通信的真正端點並不是主機而是主機中的進程。
傳輸層有 分用 和 復用 的功能。 「復用」 是指在發送方不同的應用進程都可以使用同一個運輸層協議傳送數據， 「分用」 是指接收方的運輸層在剝去報文的首部後能夠把這些數據正確交付目的應用進程。
網路層和運輸層有明顯的區別，網路層為主機之間提供邏輯通信，而運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。
知名埠號 ：0~1023
登記埠號 ：1024~49151
客戶端短暫埠號 ：49152~65535
① 無連接。 發送數據之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發送數據之前的時延。
② 盡最大努力交付。 即不保證可靠交付，因此主機不需要維持復雜的連接狀態表。
③ 面向報文的。 對應用層交下來的報文，既不合並，也不拆分，而是保留這些報文的邊界，UDP 一次交付一個完整的報文。
用戶數據報 UDP 有兩個欄位：數據欄位和首部欄位。首部欄位很簡單，只有 8 個位元組，由四個欄位組成，每個欄位的長度都是兩個位元組。各欄位意義如下：
① 源埠 在需要對方回信時選用。不需要時可用全0。
② 目的埠 目的埠號。這在終點交付報文時必須使用。
③ 長度 用戶數據報的長度，最小值為 8 （僅有首部）。
④ 檢驗和 檢測用戶數據報在傳輸中是否有錯。有錯就丟棄。
用戶數據報首部檢驗和的計算和校驗都要計算出一個偽首部。
① 面向連接。
應用程序在使用 TCP 協議之前，必須先建立 TCP 連接；傳送數據完畢後，必須釋放已經建立的 TCP 連接。類似於打電話：通話前要先撥號建立連接，通話結束後要掛機釋放連接。
② 一對一。
TCP 連接只能是點對點的（一對一）。
③ 可靠交付。
通過 TCP 連接傳送的數據，無差錯、不丟失、不重復，並且按序到達。
④ 全雙工通信。
通信雙方的應用進程在任何時候都能發送和接收數據，TCP 連接的兩端都設有發送緩存和接收緩存，用來臨時存放雙向通信的數據。
⑤ 面向位元組流。
TCP 中的 「流」 指的是流入到進程或從進程流出的位元組序列。
「面向位元組流」 的含義：雖然應用程序和 TCP 的互動式一次一個數據塊（大小不等），但 TCP 把應用程序交下來的數據僅僅看成是一連串無結構的位元組流。TCP 並不知道所傳送的位元組流的含義。TCP 不保證接收方應用程序鎖收到的數據塊和發送方應用程序所發出的數據塊具有對應的大小關系。但接收方應用程序收到的位元組流必須和發送方應用程序發出的位元組流完全一樣，當然接收方的應用程序必須有能力識別收到的位元組流，把它還原成有意義的應用層數據。
TCP 連接是協議軟體提供的一種抽象，每一條 TCP 連接唯一地被通信兩端的兩個端點（即兩個套接字）所確定，即：
TCP 連接 ::= {socket1, socket2} = {(IP1: port1), (IP2: port2)}
IP1 和 IP2 分別是兩個端點主機的 IP 地址，port1 和 port2 分別是兩端端點主機中的埠號。
網路只能提供最大努力的服務，是不可靠的，因此 TCP 必須採用適當的措施才能使得兩個運輸層之間的通信變得可靠。當出現差錯時讓發送方重傳出現差錯的數據，同時在接收方來不及處理收到的數據時，及時告知發送方適當降低發送數據的速度，這樣就可以在不可靠的傳輸信道實現可靠傳輸。
ARQ（Auto Repeat-reQuest）：自動重傳請求。
發送方每發送完一個分組就停止發送，等待接收方確認，在收到確認後再發送下一個分組。
A 是發送方，B 是接收方。
A 每發送一個分組後，等待 B 對該分組的確認後，再接著發送下一個分組。
【發送方】A 發送的分組在傳輸過程中出錯，可能是丟失了，也可能是分組受到干擾出錯了
【接收方】這時 B 直接丟棄分組，什麼也不做（也不通知 A 受到的分組有差錯）。
【解決方案】發送方在每發送完一個分組時設置一個 超時計數器 ，只要超過一段時間仍然沒有接收到確認，就認為剛才發送的分組丟失了，因而重傳前面發送過的分組，這叫 超時重傳 。反之在超時計時器到期之前收到了相應的確認，就撤銷該超時計時器。
第一，A 在發送完一個分組後， 必須暫時保留已發送的分組的副本 （在發生超時重傳時使用）。只有在收到相應的確認後才能清楚暫時保留的分組副本。
第二，分組和確認分組都必須進行 編號 。這樣才能明確是哪一個發送出去的分組受到了確認，而哪一個分組還沒有收到確認。
第三，超時計時器設置的 重傳時間應當比數據在分組傳輸的平均往返時間更長一些 。
【發送方】超時重傳時間內沒有收到確認報文，無法確認是發送出錯、丟失，還是接收方的確認丟失，超時計時器到期後就要重傳。
【接收方】丟棄收到的重復分組，不向上層交付；向發送方發送確認。
【發送方】收下遲到的確認，並且丟棄
發送方大部分時間都在等待確認，信道的利用率低
使用流水線的 ARQ 可以提高信道利用率
【發送方】維持一個發送窗口，位於發送窗口內的分組都可連續發送出去，而不需要等待對方的確認。
回退N幀協議 ：如果發送方發送了多個分組，但中間的某個分組丟失了，這時接收方只能對丟失分組之前的分組發出確認，而發送方無法知道丟失分組及後面分組的接收情況，只好把丟失分組及後面的分組重傳一次，這叫 Go-back-N ，表示需要再退回來重傳已發送過的 N 個分組。
前面 20 個位元組固定，因此 TCP 首部最小長度是 20 位元組。
TCP 的滑動窗口以位元組為單位，窗口後沿的部分表示已發送且已收到通知，窗口裡的序號表示允許發送的序號，窗口前沿之前的數據暫時不允許發送，需要等待收到接收方的確認後前沿往前移才可發送。
描述一個發送窗口需要三個指針：P1、P2 和 P3，如圖所示：
小於 P1 的是已發送並已收到確認的部分，而大於 P3 的是不允許發送的部分。
P3 - P1 = A 的發送窗口
P2 - P1 = 已發送但尚未收到確認的位元組數
P3 - P2 = 允許發送但當前尚未發送的位元組數（又稱為 可用窗口 或 有效窗口 ）
接收方 B 接收窗口大小為20，因為未收到 31 的數據，即使已收到後面的序號 32、33 的數據，返回的確認號仍然是 31。
現在接收方收到了 31、32、33，並返回確認號 33，接收窗口往前滑動 3 個序號，發送方接收到確認，發送窗口也向前滑動 3 個序號大小，現在 A 可以發送序號 51~53 的數據了。
當發送方將發送窗口內的數據都發送出去，但是接收方的確認可能由於網路擁塞滯留，這時發送方發送窗口已滿，可用窗口為 0，只能等待接收方的確認報文到達。
TCP 為了保證可靠傳輸，要求必須受到對已發送報文的確認，如果超過一定時間未受到確認報文，則重傳已發送的報文。這個時間就叫 超時重傳時間 ，很明顯超時重傳時間的大小設置應該更貼近網路的實際情況，如果網路狀況好，就設短一點，否則使網路的空閑時間增大，降低了傳輸效率；網路差就設長一點，否則會引起很多不必要的重傳，使網路負荷增大。
TCP 採用了一種自適應的演算法：
RTT（報文段的往返時間）、RTTs（加權平均往返時間），RTTs 的計算公式：
RTTd（RTT 的偏差的加權平均值）、RTO（RetransmissionTime-Out 超時重傳時間）:
【場景】TCP 的接收方在接收對方發送過來的數據位元組流的序號不連續，形成一些不連續的位元組塊，如果簡單按照回退N幀協議處理，意味著要重傳第一個未收到的序號數據塊及之後的數據，如果能通知發送方已收到了哪些數據（選擇確認），就可以讓發送方只發送接收方未收到的數據。
流量控制就是讓發送方的發送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。
當發送方收到接收方通知，將窗口縮小為 0 時，發送方將暫時不能發送數據了，必須等接收方通知更新接收窗口大小，但是這個通知又有可能丟失，導致發送方沒收到通知。
為了避免雙方互相等待死鎖，TCP 為每個鏈接設有一個 持續計時器 ，只要 TCP 連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續計時器。若持續計時器設置的時間到期，就發送一個零窗口 探測報文段 （僅攜帶 1 位元組的數據），而對方就在確認這個探測報文段時給出了現在的窗口值。如果窗口仍然是零，那麼受到這個報文段的一方就重新設置持續計時器；如果窗口不是零，那麼死鎖的僵局就可以打破了。
【優點】提高網路利用率
【缺點】可能會發生某種程度的延遲
【場景】接收數據的主機如果每次都立刻回復確認應答的話，可能會返回一個較小的窗口，因為接收方剛接收完數，緩沖區已滿。
【糊塗窗口綜合征問題】
TCP 接收方緩存已滿，而互動式的應用進程一次只從接收緩存中讀取 1 個位元組（這樣就使接收緩存空間僅騰出 1 個位元組），然後向發送方發送確認，並把窗口設置為 1 個位元組（但發送的數據報是 40 位元組長，TCP 首部 + IP 數據報首部）。接著，發送方又發來 1 個位元組的數據（注意發送方發送的 IP 數據報是 41 位元組長）。接收方發回確認，仍然將窗口設置為 1 個位元組。這樣進行下去，使網路的效率很低。
TCP 文件傳輸中，就採用了兩個數據段返回一次確認應答，並且等待一定時間後沒有其他數據包到達時也依然發送確認應答。
當對網路中某一資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網路的性能就要變壞，這種情況就叫做 擁塞 。
慢開始（slow-start）、擁塞避免（congestion avoidance）、快重傳（fast retransmit）和快恢復（fast recovery）。
【演算法思路】
當主機開始發送數據時，由於並不清楚網路的負荷情況，所以如果立即把大量數據位元組注入網路，那麼就有可能引起網路發生擁塞。較好的方法是先探測一下，即 由小到大逐漸增大發送窗口 ，也就是說， 由小到大逐漸增大擁塞窗口數值 。
【處理過程】
慢開始門限值 ssthresh 決定了擁塞窗口達到多大時要執行什麼演算法。
① 當 cwnd < ssthresh 時，使用慢開始演算法；
② 當 cwnd > ssthresh 時，停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法；
③ 當 cwnd = ssthresh 時，既可使用慢開始演算法，也可使用擁塞避免演算法。
在擁塞窗口 cwnd 達到門限值之前，發送方每一輪次收到確認應答後，cwnd 就增大為原來的兩倍；達到門限值後，執行擁塞避免演算法。
PS. 慢開始只是表示初始發送數據少，不代表發送速率增長速度慢，實際上是指數級增長非常快。
【演算法思路】
讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經過一個往返時間 RTT 就把發送方的擁塞窗口 cwnd 加 1，而不是像慢開始階段那樣加倍增長。擁塞避免階段有 「加法增大」 的特點，按線性規律緩慢增長，使網路比較不容易出現擁塞 。
【處理過程】
在執行擁塞避免演算法階段，當網路出現超時時，發送方判斷為網路擁塞，調整門限值為當前擁塞窗口的一半，即 ssthresh = cwnd / 2，同時擁塞窗口重置為 1，即 cwnd = 1，進入慢開始階段。
【演算法原理】
① 快重傳
【場景】有時，個別報文段會在網路中丟失，但實際上網路並未發生擁塞。如果發送方遲遲收不到確認，就會產生超時，就會誤認為網路發生了擁塞，導致發送方錯誤地啟動慢開始，把擁塞窗口 cwnd 又設置為 1，因而降低了傳輸效率。
【方案】接收方不要等待自己發送數據時才進行捎帶確認，而是要立即發送確認，即使收到了失序的報文段也要立即發出對已收到的報文段的重復確認，當發送方 一連收到 3 個重復確認 ，就知道接收方確實沒有收到某個報文段，因而應當 立即進行重傳 。
② 快恢復：
發送方知道只是丟失了個別的報文段，於是不啟動慢開始，而是執行快恢復演算法，調整發送方門限值 ssthresh = cwnd / 2，同時設置擁塞窗口 cwnd = ssthresh = 8，並開始執行擁塞避免演算法。
擁塞控制的流程如下：
擁塞窗口 cwnd，接收方窗口 rwnd， 發送方發送窗口的上限值 = Min[rwnd, cwnd] 。
① 當 rwnd < cwnd，接收方的接收能力限制發送方窗口大小；
② 當 cwnd < rwnd，網路的擁塞程度限制發送方窗口大小。
【問題背景】
路由器採取分組丟棄策略，即按照 先進先出（FIFO） 規則處理分組，當隊列已滿時，則丟棄後面到達的分組，這叫 尾部丟棄策略 。
丟失的分組會導致發送方出現超時重傳，發送方轉而執行慢開始演算法，不同分組屬於不同 TCP 連接，導致很多 TCP 同時進入慢開始狀態，這種現象稱為 全局同步 。
【解決方案】
主動隊列管理 AQM：不等到路由器的隊列長度已經達到最大值時才不得不丟棄後面到達的分組，而是在隊列長度達到某個警惕值時就主動丟棄到達的分組，這樣就提醒了發送方放慢發送的速率，因而有可能使網路擁塞的程度減輕，甚至不出現網路擁塞。
TCP 是面向連接的協議，運輸連接有三個階段： 連接建立、數據傳送、連接釋放 。
TCP 連接建立過程要解決的幾個問題：
① 使每一方能夠確知對方的存在；
② 允許雙方協商一些參數（如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項和時間戳選項以及服務質量等）；
③ 能夠對運輸實體資源（如緩存大小、連接表中的項目等）進行分配。
TCP 建立連接的過程叫做握手，握手需要在客戶和伺服器之間交換三個 TCP 報文段，即 三次握手 。
最初客戶端和服務端都處於 CLOSED（關閉） 狀態，A（Client）主動打開連接，B（Server）被動打開連接。
一開始，B 的 TCP 伺服器進程先創建 傳輸控制塊 TCB ，准備接受客戶進程的連接請求。然後伺服器進程就處於 LISTEN（收聽）狀態，等待客戶端的連接請求。如有，即作出響應。
第一次握手 ：A 的 TCP 客戶進程也是首先創建傳輸控制塊 TCB，准備接受客戶進程的連接請求。然後在打算建立 TCP 連接時，向 B 發出連接請求報文段，這時首部中的同步位 SYN = 1，同時選擇一個初始序號 seq = x。TCP 規定，SYN 報文段（即 SYN = 1 的報文段）不能攜帶數據，但要 消耗掉一個序號 。這時，TCP 客戶進程進入 SYN-SENT（同步已發送） 狀態。
第二次握手 ：B 收到連接請求報文段後，如同意建立連接，則向 A 發送確認。在確認報文段中應把 SYN 位和 ACK 位都置 1，確認號是 ack = x + 1，同時也為自己選擇一個初始序號 seq = y。請注意，這個報文段也不能攜帶數據，但同樣 要消耗掉一個序號 。這時 TCP 伺服器進程進入 SYN-RCVD（同步收到） 狀態。
第三次握手 ：TCP 客戶進程收到 B 的確認後，還要向 B 給出確認。確認報文段的 ACK 置 1，確認號 ack = y + 1，而自己的序號 seq = x + 1。TCP 的標准規定，ACK 報文段可以攜帶數據。但 如果不攜帶數據則不消耗序號 ，在這種情況下，下一個數據報文段的序號仍是 seq = x + 1。這時，TCP 連接已經建立，A 進入 ESTABLISHED（已建立連接） 狀態。當 B 收到 A 的確認後，也進入 ESTABLISHED（已建立連接）狀態。
數據傳輸結束後，通信的方法都可釋放連接。現在 A 和 B 都處於 ESTABLISHED 狀態。
第一次揮手 ：A 的應用進程先向其 TCP 發出連接釋放報文段，並停止再發送數據，主動關閉 TCP 連接。A 把連接釋放報文段首部的終止控制位 FIN 置 1，其序號 seq = u，它等於前面已傳送過的數據的最後一個位元組的序號加 1。這時 A 進入 FIN-WAIT-1（終止等待 1）狀態，等待 B 的確認。請注意，TCP 規定，FIN 報文段即使不攜帶數據，它也消耗掉一個序號。
第二次揮手 ：B 收到連接釋放報文後即發出確認，確認號是 ack = u + 1，而這個報文段自己的序號是 v，等於 B 前面已傳送過的最後一個位元組的序號加 1。然後 B 就進入 CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP 伺服器進程這時應通知高層應用程序，因而從 A 到 B 這個方向的連接就釋放了，這時的 TCP 連接處於半關閉（half-close）狀態，即 A 已經沒有數據要發送了，但 B 若發送數，A 仍要接收。也就是說，從 B 到 A 這個方向的連接並未關閉，這個狀態可能會持續一段時間。A 收到來自 B 的確認後，就進入 FIN-WAIT-2（終止等待 2）狀態，等待 B 發出的連接釋放報文段。
第三次揮手 ：若 B 已經沒有要向 A 發送的數據，其應用進程就通知 TCP 釋放連接。這時 B 發出的連接釋放報文段必須使 FIN = 1。現假定 B 的序號為 w（在半關閉狀態 B 可能又發送了一些數據）。B 還必須重復上次已發送過的確認號 ack = u + 1。這時 B 就進入 LAST-ACK（最後確認）狀態，等待 A 的確認。
第四次揮手 ：A 在收到 B 的連接釋放報文段後，必須對此發出確認。在確認報文段中把 ACK 置 1，確認號 ack = w + 1，而自己的序號是 seq = u + 1（根據 TCP 標准，前面發送過的 FIN 報文段要消耗一個序號）。然後進入 TIME-WAIT（時間等待）狀態。請注意，現在 TCP 連接還沒有釋放掉。必須經過時間等待計時器（TIME-WAIT timer）設置的時間 2MSL 後，A 才進入到 CLOSED 狀態，然後撤銷傳輸控制塊，結束這次 TCP 連接。當然如果 B 一收到 A 的確認就進入 CLOSED 狀態，然後撤銷傳輸控制塊。所以在釋放連接時，B 結束 TCP 連接的時間要早於 A。
『貳』 分組交換方式必須在數據傳輸之前在通信雙方之間建立一條固定的物理鏈路 。 這句話錯在哪了
分組交換不必在傳輸前建立雙方的物理鏈路，因為是存儲轉發。比如QQ好友不在線，也能發信息，此時雙方沒有固定的物理鏈路。
『叄』 計算機網路各層協議中有哪些是在通信前需要建立連接的，那些是不需要的，請具體介紹哈，謝謝！
助人為快樂之本，第一時間來幫TA簡介
計算機網路協議是有關計算機網路通信的一整套規則，或者說是為完成計算機網路通信而制訂的規則、約定和標准。網路協議由語法、語義和時序三大要素組成。
語法：通信數據和控制信息的結構與格式；
語義：對具體事件應發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應答。
時序：對事件實現順序的詳細說明。
編輯本段
計算機網路協議
網路協議
[1]網路協議的定義：為計算機網路中進行數據交換而建立的規則、標准或約定的集合。例如，網路中一個微機用戶和一個大型主機的操作員進行通信，由於這兩個數據終端所用字元集不同，因此操作員所輸入的命令彼此不認識。為了能進行通信，規定每個終端都要將各自字元集中的字元先變換為標准字元集的字元後，才進入網路傳送，到達目的終端之後，再變換為該終端字元集的字元。當然，對於不相容終端，除了需變換字元集字元外。其他特性，如顯示格式、行長、行數、屏幕滾動方式等也需作相應的變換。
常用的網路協議
一：NETBEUI
NETBEUI是為IBM開發的非路由協議，用於攜帶NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和網路層定址功能，既是其最大的優點，也是其最大的缺點。因為它不需要附加的網路地址和網路層頭尾，所以很快並很有效且適用於只有單個網路或整個環境都橋接起來的小工作組環境。
因為不支持路由，所以NETBEUI永遠不會成為企業網路的主要協議。NETBEUI幀中唯一的地址是數據鏈路層媒體訪問控制（MAC）地址，該地址標識了網卡但沒有標識網路。路由器靠網路地址將幀轉發到最終目的地，而NETBEUI幀完全缺乏該信息。
網橋負責按照數據鏈路層地址在網路之間轉發通信，但是有很多缺點。因為所有的廣播通信都必須轉發到每個網路中，所以網橋的擴展性不好。NETBEUI特別包括了廣播通信的記數並依賴它解決命名沖突。一般而言，橋接NETBEUI網路很少超過100台主機。
近年來依賴於第二層交換器的網路變得更為普遍。完全的轉換環境降低了網路的利用率，盡管廣播仍然轉發到網路中的每台主機。事實上，聯合使用100-BASE-T Ethernet,允許轉換NetBIOS網路擴展到350台主機，才能避免廣播通信成為嚴重的問題。
二：IPX/SPX
IPX是NOVELL用於NETWARE客戶端/伺服器的協議群組，避免了NETBEUI的弱點。但是，IPX具有完全的路由能力，可用於大型企業網。它允許有許多路由網路。包括32位網路地址，在單個環境中帶來了新的不同弱點。
IPX的可擴展性受到其高層廣播通信和高開銷的限制。服務廣告協議（ServiceAdvertising Protocol,SAP)將路由網路中的主機數限制為幾千。盡管SAP的局限性已經被智能路由器和伺服器配置所克服，但是，大規模IPX網路的管理員仍是非常困難的工作。
三：TCP/IP
每種網路協議都有自己的優點，但是只有TCP/IP允許與Internet完全的連接。TCP/IP是在60年代由麻省理工學院和一些商業組織為美國國防部開發的，即便遭到核攻擊而破壞了大部分網路，TCP/IP仍然能夠維持有效的通信。ARPANET就是由基於協議開發的，並發展成為作為科學家和工程師交流媒體的Internet。
TCP/IP同時具備了可擴展性和可靠性的需求。不幸的是犧牲了速度和效率（可是：TCP/IP的開發受到了政府的資助）。
Internet公用化以後，人們開始發現全球網的強大功能。Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因。常常在沒有意識到的情況下，用戶就在自己的PC上安裝了TCP/IP棧，從而使該網路協議在全球應用最廣。
TCP/IP的32位定址功能方案不足以支持即將加入Internet的主機和網路數。因而可能代替當前實現的標準是IPv6。
應用層
·DHCP(動態主機分配協議)
· DNS (域名解析）
· FTP（File Transfer Protocol）文件傳輸協議
· Gopher （英文原義：The Internet Gopher Protocol 中文釋義：（RFC-1436）網際Gopher協議）
· HTTP （Hypertext Transfer Protocol）超文本傳輸協議
· IMAP4 (Internet Message Access Protocol 4) 即 Internet信息訪問協議的第4版本
· IRC （Internet Relay Chat ）網路聊天協議
· NNTP （Network News Transport Protocol）RFC-977）網路新聞傳輸協議
· XMPP 可擴展消息處理現場協議
· POP3 (Post Office Protocol 3)即郵局協議的第3個版本
· SIP 信令控制協議
· SMTP （Simple Mail Transfer Protocol）即簡單郵件傳輸協議
· SNMP (Simple Network Management Protocol,簡單網路管理協議)
· SSH （Secure Shell）安全外殼協議
· TELNET 遠程登錄協議
· RPC （Remote Procere Call Protocol）（RFC-1831）遠程過程調用協議
·RTCP （RTP Control Protocol）RTP 控制協議
· RTSP（Real Time Streaming Protocol）實時流傳輸協議
· TLS （Transport Layer Security Protocol）安全傳輸層協議
· SDP( Session Description Protocol）會話描述協議
· SOAP （Simple Object Access Protocol）簡單對象訪問協議
· GTP 通用數據傳輸平台
· STUN（Simple Traversal of UDP over NATs，NAT 的UDP簡單穿越）是一種網路協議
· NTP （Network Time Protocol）網路校時協議
傳輸層
·TCP（Transmission Control Protocol） 傳輸控制協議
· UDP (User Datagram Protocol） 用戶數據報協議
· DCCP （Datagram Congestion Control Protocol）數據報擁塞控制協議
· SCTP（STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL）流控制傳輸協議
· RTPReal-time Transport Protocol或簡寫RTP）實時傳送協議
· RSVP （Resource ReSer Vation Protocol）資源預留協議
· PPTP ( Point to Point Tunneling Protocol）點對點隧道協議
網路層
IP (IPv4 · IPv6) · ARP · RARP · ICMP · ICMPv6 · IGMP · RIP · OSPF · BGP · IS-IS · IPsec
數據鏈路層
802.11 · 802.16 · Wi-Fi · WiMAX · ATM · DTM · 令牌環 · 乙太網 · FDDI · 幀中繼 · GPRS · EVDO · HSPA · HDLC · PPP · L2TP · ISDN
物理層
乙太網物理層 · 數據機 · PLC · SONET/SDH · G.709 · 光導纖維 · 同軸電纜 · 雙絞線
『肆』 【網路】TCP/IP-數據鏈路層
本文主要從數據鏈路層主要功能展開，涉及到以下相關概念
首先我們看看TCP/IP網路模型中數據鏈路層的功能定義：透明傳輸，差錯檢測，封裝成幀
數據鏈路層進程的任務是在兩個網路層進程之間提供無錯誤的，透明的通信
1 提供差錯檢測機制（處理傳輸錯誤）
2使用滑動窗口機制進行流量控制 （調節數據流，確保慢速的接收方不會被發送方淹沒）
3 向網路層提供一個定義良好的網路介面
在OSI參考模型中，上層使用下層所提供的服務必須與下層交換命令，這些命令稱為 服務原語 。
相鄰層之間的介面稱為 服務訪問點SAP ，
對等層之間傳送的數據單位稱為 協議數據單元PDU
以下圖說明網路鏈路，數據傳輸構成，和數據鏈路層分層
可分為 (面向字元的通信規程) 和 (面向比特的通信規程) 兩類
「TCP 是一個面向位元組流的協議」指的是「位元組就是位元組」
在令牌環網中，令牌環的幀格式有兩種，分別是 (令牌幀) 和 (數據幀)
在點-點鏈路中，發送信息和命令的站稱為主站，接收信息和命令而發出確認信息或響應的站稱為從站，兼有主、從功能可發送命令與響應的站稱為復合站
透明傳輸模式
0201 工作原理
乙太網有兩類
01 經典乙太網，解決多路訪問問題
02 互動式乙太網，使用交換機連接不同的計算機。
交換機中每個埠有自己獨立的沖突域。
採用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發送數據。
乙太網對發送的數據幀不進行編號，也不要求對方發回確認。
乙太網提供的服務是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。
乙太網是使用1-持續CSMA/CD 技術的匯流排型網路。
乙太網的邏輯結構是匯流排型結構，物理結構是星型或者拓撲星型結構。
乙太網屬於數據鏈路層協議應用，規定的最短幀長 最短幀長度為64位元組。
為了確保最小幀長為64位元組，同時維持網路直徑為200m，千兆乙太網採用了載波擴展和數據包分組兩種技術。
為什麼要限制最短幀長
乙太網的爭用期是指匯流排兩端的兩個站之間的往返傳播時延，又稱為碰撞窗口。
乙太網的端到端往返時延 2τ稱為爭用期，或碰撞窗口。
爭用期長度為 2τ，即端到端 傳播時延 的兩倍。
經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞
網橋工作在數據鏈路層，作用是連接不用的物理區域網形成邏輯區域網，它們通過檢查數據鏈路層地址來轉發幀。用於連接類型相似的區域網。
在網橋中，幀從物理層往上傳給乙太網的MAC層。
路由器作用於網路層，提供網路層協議轉換。通過檢查數據包地址，並基於數據包地址路由數據包。在網路之間存儲和轉發分組
網關提供傳輸層及以上各層協議之間的轉換
網橋與路由器的區別
1 二層設備與三層設備
2 網橋連接相似的區域網，路由器連接不同的網路
3 網橋不隔離廣播，而路由器可以隔離廣播
網橋的主要任務是地址學習和幀轉發
乙太網交換機實際上是一個多埠的網橋。
節點交換機與乙太網交換機都是數據鏈路層設備，前者使用點對點信道，後者使用廣播信道。
例：乙太網交換機在收到一幀後先進行存儲，在轉發幀是，對於未知目的的幀，可以採用廣播的方式轉發。
交換機是按照存儲轉發方式工作的，在收到一幀後，一定是先將它存儲再進行處理，不管目的地址。在轉發時，查找轉發表和收到幀的源地址有無匹配的項目，有則更新，無則向除接收該幀的介面以外轉發幀，即廣播。
乙太網交換機按照自學習演算法建立轉發表，它通過 ARP協議 進行地址學習。ARP協議 不屬於鏈路層 。
A RP不是向網路層提供服務，它 本身就是網路層的一部分，幫 助向傳輸層提供服務。
在數據鏈路層不存在IP 地址的問題。數據鏈路層協議是象HDLC 和PPP 這樣的協議，它們
把比特串從線路的一端傳送到另一端。
例題
高級數據鏈路控制（High-Level Data Link Control或簡稱HDLC），是一個在同步網上傳輸數據、面向比特的【可靠傳輸】數據鏈路層協議。目前我們普遍使用HDLC作為數據鏈路控制協議。
HDLC幀格式如下
當我們傳輸數據時，要傳輸的不僅僅是數據的大小，還會給這些數據加上頭和尾，以及一些其他的標志。比如標志位有八位，就是一個位元組。所以除數據外其他的欄位加在一起要佔據6位元組的空間。
HDLC定義了三種類型的站：分別是主站，從站，復合站
HDLC包括三種類型的幀，信息幀，監控幀，和無編號幀。第1位為「0」表示是信息幀，第1、2位為「10」是監控幀，「11」是無編號幀。
信息幀用於傳送有效信息或數據，通常簡稱I幀。
監控幀用於監視和控制數據鏈路，完成信息幀的接收確認、重發請求、暫停發送
請求等功能。監控幀不具有信息欄位。
無編號幀用於數據鏈路的控制，它本身不帶編號，可以在任何需要的時刻發出
HDLC的幀類型中用於差錯控制和流量控制的幀是 A.命令幀 B.信息幀 C.無編號幀 D.監控幀
答案 D
ATM是一種 面向分組 的技術，其分組稱為信元。 ATM 信元由信元頭和凈荷（Payload）兩部分構成。信元頭中包含信元控制信息，凈荷用於承載用戶的數據。
ATM是一種面向連接的技術，傳輸基於固定長度的信息信元，每個信元在他的頭部帶有虛電路標識符，交換設備根據此標識符演著連接建立的路徑轉發信元。
ATM是非同步傳輸模式的縮寫，是兩種交換技術的結合，電路交換和分組交換。
信元和信元頭長度分別是53位元組和5位元組
在計算機網路中，數據交換的方式有：
（1)線路交換。在數據傳送之前需建立一條物理通路， 在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全佔有。
(2)報文交換。報文從發送方傳送到接收方採用存儲轉發 的方式。在傳送報文時，只佔用一段通路；在交換節點中需要 緩沖存儲，報文需要排隊。因此，這種方式不滿足實時通信的 要求。
(3)分組交換。此方式與報文交換類似，但報文被分成組傳送，並規定了分組的最長度，到達目的地後需重新將分組組裝成報文。這是網路中最廣泛採用的一種交換技術。
常用的差錯控制方法是在數據中加入差錯控制編碼，在所要發送的信息位之前按照某種規則加上一定的冗餘位，構成一個碼字再傳送。
交換機可以用來分割LAN，連接不同的LAN，或者擴展LAN的覆蓋范圍。
4B/5B編碼是將數字數據轉換為數字信號的編碼方式。
數據鏈路層和大多數高層都存在的一個問題是如何避免一個快速發送方用數據【淹沒】一個慢速接受方。所以需要一個流量調節機制，以便讓發送方知道接收方何時可以接收更多的數據。
兩種方式：
1 基於反饋的流量控制 接收方給發送方發信息
2 基於速率的流量控制 限制發送方傳輸速率
數據鏈路層和傳輸層的TCP協議都會涉及到滑動窗口機制。側重點不一樣。
數據鏈路層主要有兩種： 停-等流量控制和滑動窗流量控制 。
發送方窗口內的序列號代表了那些已經被發送，但是還沒有被確認的幀，或者是那些可以被發送的幀。
首先整理下滑動窗口涉及到的3個協議
1 停等協議：發送方每發送一幀，都要等待接收方的應答信號，之後才能發送下一幀；接收方每接收一幀，都要反饋一個應答信號，表示可接收下一幀，如果接收方不反饋應答信號，則發送方必須一直等待。
2 後退N幀協議：在後退n協議中，接收方若發現錯誤幀就不再接收後續的幀，即使是正確到達的幀，這顯然是一種浪費。
接受方發現接收到的信息幀時序有問題時，要求發送方發送最後一次正確發送後確認接收的幀之後的所有的未被確認的幀。
3 選擇重傳協議：當接收方發現某幀出錯後，其後繼續送來的正確的幀雖然不能立即遞交給接收方的高層。但接收方仍可收下來，存放在一個緩沖區中，同時要求發送方重新傳送出錯的那一幀，一旦收到重新傳來的幀後，就可以原已存於緩沖區中的其餘幀一並按正確的順序遞交高層。
總之
海明碼:如果要檢測 d位錯誤，需要海明距為 d+1的編碼方案;如果要糾正 d位錯誤，需要海明 距 為 2d+1的 編 碼 方 案 。
1.集線器本身是一個 沖突域 ，因為它不能分隔沖突域。
2.交換機本身是一個 廣播域 ，它分隔沖突域，即它的每一個埠都是一個沖突域。
3. 路由器 分隔 廣播域 ，它的每一個介面都是一個 廣播域 。
4.交換機和 路由器 相連的鏈路即是沖突域又是廣播域。
某用戶程序採用 UDP協議進行傳輸，則差錯控制應由 協議完成。
A.數據鏈路層 B.網路層 C.物理層 D.應用層
PPP協議是透明傳輸，實際上就是通常所說的透傳。
PPP協議使用的是一種面向位元組的協議，所有的幀長度都是整數個位元組，使用一種特殊的字元填充法完成數據的填充。
例題
為實現透明傳輸，PPP協議使用的填充方法是()。B
A．位填充
B．字元填充
C．對字元數據使用字元填充，對非字元數據使用位填充
D．對字元數據使用位填充，對非字元數據使用字元填充
例題：
PPP 幀的起始和結束標志都是 0x7e，若在信息欄位中出現與此相同的字元，必須進行填
充。在同步數據鏈路中，採用___比特填充法____方法進行填充;在非同步數據鏈路中，采
用___字元填充法____方法進行填充
1 糾錯，PPP協議只進行檢錯
2流量控制
3 序號 PPP協議是不可靠的傳輸協議，因此不需要給幀編號。
『伍』 OSI 各層的主要功能
物理層處於OSI參考模型的最低層。物理層的主要功能是利用物理傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接，一遍透明地傳送「比特流」。它負責在計算機之間傳遞數據位，為在物理媒體上傳輸比特流創建規則。 該層定義電纜如何連接到網卡上 ，以及需要用何種傳送技術在電纜上發送數據，定義其上層（數據鏈路層）所使用的訪問方法。
因此我們可以發現物理層的主要特點：
1.主要復測在物理連接上傳輸二進制比特流
2.提供為建立、維護和釋放物理連接所需要的機械、電氣、功能與規程的特性。
通常將具有一定數據處理及發送、接收能力的設備稱為 數據終端設備（Data Terminal Equipment，DTE） ，而把介於DTE與傳輸介質之間的設備稱為 數據電路終接設備（Data Circuit-Terminating Equipment，DCE） 。DCE在DTE與傳輸介質之間提供信號轉換和編碼功能，並負責建立、維護和釋放物理連接。
DTE可以是一台計算機，也可以是一台I/O設備，典型的DTE設備就是電話線路連接的數據機。
因為DCE是介於DTE與傳輸介質之間的，在通信過程中，DCE一方面將DTE的數據傳送給傳輸介質，另一方面要需要將從傳輸介質接收到的比特流順序傳送給DTE，因此，DCE要有數據信息的傳輸，又需要控制信息的傳輸，需要高度協調地工作，因此需要制定DTE與DCE的借口標准，這些標准就是 物理介面標准 。
物理介面標準定義了物理層與物理傳輸介質之間的邊界與介面。物理介面的四個特性是：機械特性、電氣特性、功能特性與規程特性。
機械特性： 物理層的機械特性規定了物理連接時所使用可插連接器的形狀和尺寸，連接器中引腳的數量與排列情況等。
電氣特性： 規定了在物理連接上傳輸二進制比特流時線路上信號水平的高低、阻抗及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。
功能特性： 規定物理介面上各條信號線的功能分配和確切定義。物理介面信號線一般分為：數據線、控制線、定時線和地線。
規程特性： 定義了信號線進行二進制比特流傳輸時的一組操作過程，包括各信號線的工作規則和時序。
它把來自物理層的原始數據打包成幀。 幀是放置數據的、邏輯的、結構化的包。 數據鏈路層負責幀在計算機之間的無差錯傳遞。
網路層定義網路層實體通信用的協議，它確定從源結點沿著網路到目的結點的路由選擇，並處理相關的控制問題，如交換、路由和對數據包阻塞的控制。
數據鏈路層協議是相鄰直接連結點間的通信協議，它不能解決數據經過通信子網中多個轉接結點的通信問題。設置網路層的主要目的就是要為報文分組以最佳路徑通過通信子網達到目的主機提供服務，而網路用戶不必關心網路的拓撲結構與所使用的通信介質。
網路層主要的任務包含4個方面：
1.網路連接建立與管理。將逐段的數據鏈路組織起來，通過復用物理鏈路，為分組提供邏輯通道（虛電路或數據報），建立主機到主機間的網路連接。
2.路徑選擇與中繼。
3.網路連接與重置，報告不可恢復的錯誤。
4.流量控制及阻塞控制。
網路層數據傳輸的通道是邏輯通道，即虛電路；網路層的信息傳輸單位是分組，上一層數據鏈路層是什麼還記得嗎？沒有錯，幀。
傳輸層的任務是向用戶提供可靠的、透明的、端到端（End to End）的數據傳輸，以及差錯控制和流量控制機制。
所謂 端到端 是相對 鏈接 而言的。OSI參考模型的四 七層屬於端到端方式，而一 三層屬於鏈接方式。就像打電話的兩個人，兩個人不用關心信號是如何一段一段傳遞，他們直接與對方交流，就像端到端；而提供電話服務的公司，則需要考慮如何接受你的語音信號，如何通過中繼讓另一個人接到你的通話請求並建立和維系這段通話。
傳輸層的另一個重要功能是流量控制，本層的流量控制是通信主機端到端之間的，與其它層的流量的控制有著明顯不同。
就像會話層的名字一樣，會話層建立、管理和終止應用程序進程之間的會話和數據交換。這種會話關系是由兩個或多個表示層實體之間的對話構成的。
會話層與傳輸層有著明顯的區別。傳輸層協議負責建立 和維護端到端的邏輯連接，服務比較簡單，目的是提供可靠的傳輸服務。
表示層包含了處理網路應用程序數據格式的協議。表示層位於應用層的下面和表示層的上面，從應用層獲得數據並格式化以供通信網路使用。
表示層服務有三個重要概念：語法轉換、表示上下文和表示服務原語。在上一篇中介紹過，可以按字面粗略領略到意思。
應用層是最終用戶應用程序訪問網路的地方，是OSI參考模型的最高層，它為用戶的應用程序提供網路服務。
數據的封裝與傳輸
1.數據封裝： 為實現對等層之間的通信，當數據需要通過網路從一個結點傳送到另一個結點前，必須在數據的頭部和尾部加入特定的協議頭和協議尾。這種增加數據頭部和尾部的過程稱為數據打包或數據封裝。
2.數據拆包： 在數據到達接收結點的對等層後，接收方將反向識別、提取和除去發送方對等層所增加的數據頭部和尾部。接收方這種去除數據頭部和尾部的過程叫數據拆包或數據解封。
OSI模型到這里就告一段落了，OSI模型是如此完美，剛接觸我也感覺這種逐層「翻譯」傳遞，每一層只做自己的事情，相互獨立互不幹擾，最終將信息轉化為01比特流，實現了物理層面的識別，也讓信息得以傳輸。然而後來才知道，OSI模型是只存在教科書中的，並沒有得到推廣；我不禁想問，既然如此完美，為何得不到推廣呢?原來是這樣的，第一個原因是生不逢時，當OSI模型提出的時候，TCP/IP的四層模型已經逐漸推廣開來，並且因為OSI的七層模型過於詳細，過於完美，導致一些方面無法實現，考慮到諸多因素，最終使得OSI模型僅僅存在於教科書中。
『陸』 計算機網路_網路層
在計算機網路領域，網路層應該向運輸層提供怎樣的服務（面向連接還是無連接）曾引起了長期的爭論，爭論焦點的實質就是：在計算機通信中，可靠交付應當由誰來負責？是 網路 還是 端系統
只是一條 邏輯上的連接 ，分組都沿著這條邏輯連接按照存儲轉發方式傳送，並不是真正建立了一條物理連接。
請注意，電路交換的 電話通信 是先建立了一條 真正的連接 。因此分組交換的虛連接和電路交換的連接只是類似，但並不完全一樣。
數據報服務
網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一，與IP協議配套使用的還有三個協議
互連在一起的網路要進行通信，會遇到許多問題要解決
網路互連要使用一些中間設備
中間設備 又稱為 中間系統 或 中繼 系統
如果我們只從網路層考慮問題，那麼IP數據報就可以想像是在網路層中傳送。
每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中一個 欄位是 網路號 net-id ，它標志主機（或路由器）所連接到的網路，而另一個欄位則是**主機號 host-id
**，它標志該主機（或路由器）
可以記為
觀察上圖
比較重要的一點是要區別IP地址與 硬體地址 的區別
從層次的角度來看， 物理地址是數據鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網路層和以上使用的地址，是一種邏輯地址（稱IP地址是邏輯地址是因為IP地址是用 軟體實現的）
有 四個A類網路 通過三個路由器連接在一起，每個網路上都可能有成千上萬個主機。可以想像，若按目的主機號來製作路由表，則所得出的路由表就會過於龐大。丹若按主機所在的 網路地址 來製作路由表，那麼每一個路由器中的路由表就只包含 四個項目 。這樣可以大大簡化路由表。
使用這樣的簡化圖，我們可以不用關心某個網路內部的具體拓撲結構及連接在該網路上有多少台計算機，他還強調了在互聯網上轉發分組時，是 從一個路由器轉發到下一個路由器 。
根據目的網路地址就能確定下一跳路由器，這一點做的結果是：
雖然網際網路所有分組轉發都是 基於目的主機所在的網路 ，但在大多數情況下都允許有這樣的特例，即對特定的目的主機指明一個路由。這種路由叫做 特定主機路由 ，採用特定主機路由可使網路管理人員能更方便地控制網路和測試網路，同時也可在需要考慮某種安全問題時採用這種特定主機路由。
IP 數據報的首部中 沒有地方 可以用來指明「下一跳路由器的 IP 地址」，當路由器收到待轉發的數據報， 不是 將下一跳路由器的 IP 地址填入 IP 數據報，而是 送交下層的網路介面軟體 。網路介面軟體使用 ARP 負責將下一跳路由器的 IP 地址轉換成 硬體地址 ，並將此硬體地址放在鏈路層的** MAC 幀 的首部，然後根據這個 硬體地址**找到下一跳路由器。
(1) 從數據報的首部提取目的主機的 IP 地址 D, 得出目的網路地址為 N。
(2) 若網路 N 與此路由器直接相連，則把數據報直接交付目的主機 D；否則是間接交付，執行(3)。
(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器；否則，執行(4)。
(4) 若路由表中有到達網路 N 的路由，則把數據報傳送給路由表指明的下一跳路由器；否則，執行(5)。
(5) 若路由表中有一個默認路由，則把數據報傳送給路由表中所指明的默認路由器；否則，執行(6)。
(6) 報告轉發分組出錯。
在 ARPANET 的早期，IP 地址的設計確實不夠合理。
從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個「子網號欄位」，使兩級的 IP 地址變成為三級的 IP 地址。這種做法叫作劃分子網(subnetting) 。劃分子網已成為網際網路的正式標准協議。
請注意現在子網號為3的網路的 網路地址 是145.13.3.0（既不是原來兩級的IP地址的網路地址145.13.0.0，也不是簡單的子網號3），為了使路由器能很方便的從數據報中的目的IP地址中提取所要找的子網的網路地址，路由器就要使用三級IP地址的子網掩碼（如上圖，三級IP地址的子網掩碼），它也是32位，由一串1和跟隨的一串0組成。子網掩碼中的1對應於IP地址中原來二級地址中的16位網路號加上新增加的8位子網號，而子網掩碼中的0對應於現在的8位主機號。 雖然RFC文檔中沒有規定子網掩碼中的一串1必須是連續的，但卻極力推薦在子網掩碼中選用連續的1，以避免發生錯誤
不管有沒有劃分子網，只要把子網掩碼和IP地址進行逐位相 與 運算，就立即得出網路地址來，這樣路由器處理到來的分組時可以採用相同的演算法。
歸納下上述的要點，從網路145.13.0.0外面看，這就是一個普通的B類網路，但進入這個網路後（即到了路由器），就看到了還有許多網路（即劃分了子網後的許多網路），其網路地址為145.13.x.0（這里x可以表示不同的數值），而這些網路的子網掩碼都是24個連1跟上8個連0。總之，在這個網路的內外，看到的網路是不同的
為了更便於查路由表，現在網際網路的標准規定：所有的網路都必須使用子網掩碼，同時在路由器的路由表中也必須有子網掩碼這一欄。如果一個網路不劃分子網，那麼該網路的子網掩碼就使用默認子網掩碼，默認子網掩碼中1的位置和IP地址中的網路號欄位正好相對應。因此，若用默認子網掩碼和某個不劃分子網的IP地址逐位相與，就應當能夠得出該IP地址的網路地址來，這樣做可以不用查找該地址的類別位就能知道這是哪一類的IP地址 （書上原話 沒懂 ！！！！）
P137有一個表格寫B類子網劃分選擇（使用固定長度子網）
有一個例題請見教材P139
劃分子網在一定程度上緩解了網際網路在發展中遇到的困難。然而在 1992 年網際網路仍然面臨三個必須盡早解決的問題，這就是：
無分類的兩級編址的記法是：
CIDR 還使用 斜線記法 (slash notation)，它又稱為 CIDR記法 ，即在 IP 地址後面加上一個斜線「/」，然後寫上網路前綴所佔的位數（這個數值對應於三級編址中子網掩碼中 1 的個數）。CIDR 把網路前綴都相同的連續的 IP 地址組成 「CIDR 地址塊」 。
為了更方便的進行路由選擇，CIDR使用32位的地址掩碼，地址掩碼由一串1和一串0組成，而1的個數就是網路前綴的長度。例如/20地址塊的地址掩碼是：11111111 11111111 11110000 00000000 20個連續的1，斜線記法中，斜線後面的數字就是地址掩碼中1的個數
這個 ISP 共有 64 個 C 類網路。如果不採用 CIDR 技術，則在與該 ISP 的路由器交換路由信息的每一個路由器的路由表中，就需要有 64 個項目。但採用地址聚合後，只需用路由聚合後的 1 個項目 206.0.64.0/18 就能找到該 ISP。
// 這里還沒太懂.... 就是共有多少個幾類網路那裡
報文格式
ICMP差錯報告報文的數據欄位的內容
『柒』 網路層的功能有沒有建立連接
是啊，建立連接好像是傳輸層的事。