互联网分层结构

1.OSI的7层协议体系机构

• 应用层
• 表示层
• 会话层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层

2.TCP/IP的4层协议体系机构

• 应用层
• 运输层
• 网际层:
• 网络接口层

3. 应用层
4. 传输层
提供应用进程间的逻辑通信。运输层向高层用户屏蔽了下面的网络核心细节，使应用程序看见的好像就是在两个运输层实体之间有一条断兑端的逻辑通信信道。运输层有两种不同的运输协议:面向连接的TCP和无连接的UDP。其中有FTP、TELNET、HTTP和SMTP(简单邮件传输协议)使用TCP协议，而DNS、TFTP(文件传输)、RIP、SNMP(简单网络管理协议)、IP电话和流式多媒体通信则使用UDP协议。
(1 UDP
UDP只在IP的数据服务之上增加了很少的功能，主要是差错校验和复用分用。
(1) UDP特点:
无连接，尽最大努力交付，面向报文，没有拥塞控制，支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信，首部开销小(只有8字节)。
(2) UDP首部(只有8字节)：
源端口(在需要回信时才有用，不需要时可全部置0，2字节)、目的端口(2字节)、长度(UDP数据报长度,2字节)和校验和(2字节)。
如附件 udp.bmp
(3) UDP伪首部(12字节)
源IP地址(4字节)、目的IP地址(4字节)、第三部分(全部为0，1字节)、IP首部中的协议字段(17，1个字节)和UDP数据报长度(2字节)。
(2 TCP
(1) TCP主要特点：
面向连接，可靠，面向字节流，全双工通信和点对点(不支持组播和广播)。
(2) 可靠传输中的源超时重传的三种情况：
一、传输过程中源数据包丢失(这样的话源段会超时重传)
二、传输过程中确认包丢失(目的收到重复的包的时候(因为确认包丢失了，源会超时重传),会向源发送一个收到了重复的包的数据包，这样源便会发送下一个数据包)
三、传输过程中确认包迟到(目的收到重复的包的时候(因为确认包迟到了，源会超时重传),会向源发送一个收到了重复的包的数据包，这样源便会发送下一个数据包)
(3) TCP首部
如附件 tcp.bmp。
(4) TCP中的可靠传输
目前TCP中的可靠传输是靠滑动窗口机制、超时重传机制和选择确认机制来实现的。
(5) TCP中的流量控制
利用滑动窗口机制来实现流量控制(在TCP头中的窗口字段来辅助实现)
(6) TCP中的慢启动和拥塞控制
(7) 流量控制和拥塞控制的区分
拥塞控制:防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制是个全局过程。
流量控制:往往指点对点通信量的控制，是个端到端的问题。
5. 网络层
提供主机间的逻辑通信。
(1) ARP 协议： 地址解析协议
(2) ICMP 协议：Internet控制报文协议
(3) IP数据包格式(见附件)
(4) 二级IP -> 三级IP -> 二级IP
第一个二级IP：网络号和主机号（即最初的ABC等的IP种类地址。由网络号和主机号构成一个IP地址，故为二级IP）
三级IP：加上了子网掩码之后的二级IP，可以看成是三级IP，这样通过借主机位的位数来进一步划分网络。
第二个二级IP：即无分类编址CIDR，使用了可变长子网掩码VLSM来进一步提高IP地址资源的利用率。格式如：128.14.35.7/20。为了使CIDR在路由器中可以正确的找到下一跳的路由地址，在路由表中使用最长前缀匹配的原则来确定。为了提高检索的效率，采用了二叉线索查找路由表。如附件。
(5) ICMP差错报文种类共有五种。

• 终点不可达
• 源点抑制(Source quench) 
• 时间超过
• 参数问题
• 改变路由（重定向）(Redirect)

ICMP 询问报文有两种 。
回送请求和回答报文
时间戳请求和回答报文
(6) ICMP的报文格式如附件。
(7) ICMP的应用举例。见附件。
(8) 因特网的路由选择协议。
RIP OSPF BGP
(9) IP多播
IP多播可以减轻网络中各种资源的消耗，尤其是多播组的主机数很大时。
多播数据报的目的地之一定不能写入这个主机的IP地址。因为如此多的地址不可能写入到数据报的首部，而选择在多播数据报的目的地之写入的是多播组的标志符，然后设法让加入到这个多播组的主机的IP地址与多播组的标志符关联起来。而这个标志符就是一个D类地址。即224.0.0.0 -- 239.255.255.255。多播数据报和IP数据报的区别就是他使用D类IP地址作为目的地址，并且首部中的协议字段的值是2，表明使用IGMP协议。
显然多播地址只能作为目的地址，而不能作为源地址。此为，对多播数据报不产生ICMP差错报文，因此PING后面键入多播地址将不会得到响应。
(10) 网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议
(1) 多播转发必须动态的适应多播组成员的变化。因为每一个主机可能随时离开或加入一个多播组。
(2) 多播路由器在转发多播数据报时，不能仅仅根据多播数据报中的目的地之，而要考虑这个多播数据报从什么地方来和要到什么地方去。
(3) 多播数据报可以由没有加入多播组的主机发出，也可以通过没有组成员接入的网路。
虚拟专用网VPN和网路地址转换NAT
专用地址:在因特网中的所有路由器，对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发。RFC 1918指明的专用地址是:
(1) 10.0.0.0    -- 10.255.255.255 (或记作10/8,又被称为24位块)
(2) 172.16.0.0  -- 172.31.255.255 (或记作172.16/12,又被称为20位块)
(3) 192.168.0.0 -- 192.168.255.255(或记作192.168/16,又被称为16位块)
6. 数据链路层
一. 数据链路层使用的信道主要有以下类型:
(1) 点对点信道
(2) 广播信道
二. 三个基本问题
数据链路层的协议有很多种，但有三个基本问题则是共同的：
(1) 封装成帧
就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧。首部和尾部为SOH(0x01)和EOT(0x04)(SOH和EOT不是单纯的S O H或者E O T字母组成，是标记符的缩写)。
(2) 透明传输
检测帧的首部和尾部是否完整，否则则丢弃帧。透明传输使用了转义符来将数据部分的EOT和SOH转义成非控制符，这样防止了歧义，使得接收方可以正确的判断首部和尾部。
(3) 差错检测
通过提高信噪比可以降低误码率。比较常用的是循环冗余校验(CRC)的检错技术。
但是差错检测只能保证“无差错接收”，即不保证是可靠传输，之保证接收到的帧与发送方发出的帧一样。可能出现下面的一些情况: 帧丢失、帧重复和帧失序。但是由于现在的通信链路的质量已经非常好，出现以上情况的概率不像之前那么严重，所以将这些可靠传输的任务交给了传输层来解决，而实际上也证明了这能够提高通信效率。
(4) 冲突域 和 广播域
冲突域：同一个冲突域中的所有节点都能收到所有被发送的帧(如一个hub连接起来的几个pc)
广播域：同一个广播域中的所有节点能收到广播帧(被路由器隔离开来的网络(路由器不中继广播帧))
三. 点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)
7. 物理层