'各层的作用' -> 课本
'路由器' -> 数据链路层

（1） '物理层'：使原始的数据位流能在物理媒体上传输。
（2） '数据链路层'：位流被组织成数据链协议数据单元（通常称为帧）传输。
（3） '网络层'：数据以网络协议数据单元（分组）为单位进行传输。
（4） '传输层'：提供端到端的透明数据运输服务，处理端到端的差错控制和流量控制问题。
（5） '会话层'（可无）：组织和同步不同的主机上各种进程间的通信。
（6） '表示层'（可无）：为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示转换。
（7） '应用层'：直接面向用户，提供各种网络应用。

    1. 'C/S方式' 不对等
    2. 'P2P方式' 对等

    1.'电话拨号'
        使用'调制解调器' 唯一的'窄带接入'
    2.'ADSL'
        数字用户线路
            基于普通电话线的宽带接入技术
        ADSL:非对称数字用户线路
            上下行速率不同
     3.'线缆接入'
        基于有线电视的线缆调制解调器
     4.'光纤到户'
        光纤接入OAN
        光纤到户FTTH
     5.'局域网'LAN
        主机通过双绞线连接到LAN交换机（或路由器）组成LAN，通过'路由器'连接到Internet
     6.'无线局域网'WLAN
     7.其它无线接入方式
        蓝牙、卫星

1.'电路交换'
    需要预先建立连接
    分为三个阶段 -> 建立连接、通信、释放连接
2.'分组交换'
    数据先分成分组后再传输
    每个分组单独选择路径
    路由器中
        把收到的分组先放入缓存(暂时存储)
        查找转发表（路由表），找出到某个目的地址应从哪个端口转发
        把分组送到适当的端口转发出去

'发送时延' = '数据块长度 / 信道带宽'
    从发送数据块的第一个比特算起，到该数据块的最后一个比特发送完毕所需的时间。
'传播时延' = '信道长度 / 信号在信道上的传播速率'
    电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间
'总时延' = '发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延'

'吞吐量' : 每秒能够成功传输的数据量

'实体'表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
'协议'是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
    在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
    要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
'服务访问点'SAP:同一系统相邻两层的实体进行交互的地方
'协议'是"水平"的，即协议是控制对等实体之间通信的规则
'服务'是"垂直"的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的

 '主机IP地址' + '进程端口号'

1. 为下级域名服务器提供域名解析服务 

2. 它需要知道全部顶级域名服务器的地址。 

3. 数量很少，由于历史原因，主要分布在北美地区 

1.负责管理该顶级域名服务器注册的所有二级域名 

1. 每台因特网中的主机都应该在所在域的域名服务器中注册， 提供注册的域名服务器就是该主机的权威域名服务器。 

2. 一般来说，权威域名服务器是主机所在单位的DNS服务器 

1. 即每个组织/企业的DNS服务器

当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的 IP 地址，要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。

如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，那么'本地域名服务器'就以DNS客户的'身份'，向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而'不是让主机自己'进行下一步查询。因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的 IP 地址，或者是报错，表示无法查询到所需的 IP 地址。

总结：
'递归查询'是客户端解析器发送请求到本地DNS服务器，本地DNS服务器负责完成查询并提供完整响应。
'迭代查询'是请求发送到服务器，如果服务器不能匹配请求，将提供另一个负责解析这个域名空间的服务器，客户端将查询请求重新发送到这个新的DNS服务器上。

1.静态网页
    以文件形式保存\不同的用户、不同时间访问，返回相同的结果
2.动态网页
    收到浏览器请求后，服务器端动态生成网页
3.活跃网页
    收到服务器响应后，客户端动态生成网页

1.'HTTP 1.0'    
    '非持久连接' -> 一个连接只传输一个对象
     每个对象都会有2×RTT -> 1个TCP 1个HTTP
2.'HTTP 1.1'
    '持久连接' -> 一个TCP连接可以传输多个对象
        '流水线' -> Client可以连续发出多个请求，而不必等待前一个请求的响应完成
    

通信协议
    1. 'SMTP' -> push服务
         port 25
         直接传输：邮件直接从发信人的服务器传输到收信人的服务器，而不由中间服务器转发
        命令: ASCII文本
        应答: 状态码和短语
         在邮件数据结束时用 "(只包含'.'的一行)来判断邮件结束"

    2. 'POP3' / 'IMAP' -> pull服务
        'POP3'
            port 110
            对用户进行身份认证、下载邮件到用户计算机
         'IMAP'
            port 143
            可以在邮件服务器上处理邮件
     3. Webmail -> 'HTTP'

1.'控制连接 '
    port 21
    进行身份验证
    传输命令和响应
    持久连接：在访问期间，控制连接一直存在

2.'数据连接'
    port 20
    数据传输完，连接即关闭
    临时连接:如果要传输下一个文件，需要重新建立数据连接

    'C/S' 'TCP'  port 23

掌握DNS、WWW、Email的应用层协议的要点和原理、FTP和Telnet的功能及主要概念
1.集中式/分布式
2.C/S vs P2P
3.传输要求：可靠/不可靠
4.选择TCP或UDP
5.控制信息vs. 数据信息
6.是否在同一条连接上传输
7.有状态/无状态

1.'传输层':为不同主机上的应用'进程'提供逻辑通信功能
    将应用层消息封装成报文段 (segments)或数据报，然后交给网络层

2.'网络层':负责'主机'之间的通信

'多路复用'：传输层多个应用进程的消息在同一个网络接口上传输

'复用'：源主机消息传输层在网络层前加源端口号于目的端口

'解复用'：传输层在目的主机上反向解包

'停止-等待ARQ协议'
'Go-back-N协议'
'选择重传协议'

'不错'：
    查错 纠错：
    1. 直接纠错 
    2. '重传'（ACK对 NAK错）
'不丢'：
    '定时器'，'超时重发' ，'序号' （ACK与包）, 'ARQ自动重传请求'
    1. Data丢失 
    2. ACK丢失 -> 重复包 <- '序号'
        ACK的序号 = '下一个包的序号'
        数据包的序号 = 当前包的序号
    （NAK不需要了）
重复，乱序 -> 序号 1bit (0,1)

Data发送 Tt
传播 Tp
ACK Tp
'总和' = 'Tt + 2Tp'

一次'发N个'包（收到ACK之前）
一次'只能收1个'包 （按序接收）

滑动窗口：
    1. 发送窗口 1<Wt =< ==2^n - 1==
    2. 接收窗口 Wr = 1
累积ACK ：ACK m  -> 确认 m 及以前

'发送窗口'最大值为 '2^n -1' -> 防止最后一个'重复包'无法识别

Ws + Wr  =< 2^n
一般取Ws = Wr = 2^(n-1)
 '只重传出错的数据包'

'无连接协议'
快，但是'不提供可靠'
可靠要应用层自己实现
'无拥塞控制'：不考虑网络状况，UDP数据可以尽快发送
应用：
    1.多媒体应用（如流媒体）
    2.DNS
    3.网络管理协议(SNMP)
    4.路由表更新

报头：固定为'8字节'
    1.源端口号：16位
    2.目的端口号：16位
    3.数据报长度：16位，以字节为单位，表示'报头+数据'
    4.校验和：16位

1.功能：
    1.采用连续ARQ协议，流水线方式工作
    2.流量控制
    3.拥塞控制
    4.可靠、按序的'字节流' 传输
 2. 不能保证上层消息的'边界'

段头长度 4bit  数值表示的'单位为4字节'
可变段头长度值 5～15 即 20B～60B

算超时定时器的时间
'RTT估计值' = '∂ * RTT估值历史 + （1 - ∂ ）* RTT的测量值'
如何记忆？（一般取历史值比例大，想要比较稳定，不想变动太大）

'RTT测量值' = 'ACK到达时刻 - TCP报文段发送时刻'

'MSS'：最大报文段长度，一个报文段中的最大数据长度，在建立连接时协商
'Nagle算法 MSS'
    应用层数据长度 >= MSS and 接收窗口 >= MSS ,
        发送数据长度为MSS的报文段
    else....
Clark算法 在较大缓存时，才发送窗口更新通知

 1. 开环控制
 2. 闭环方法
     ECN 显式拥塞通知
     ECE 对ECN的响应，告诉原主机
     CWR 对ECE的响应，通知接收主机，已收到拥塞通知

TCP用塞控制
发送窗口 <= Min (对方的接收窗口, 拥塞窗口)cwnd 
                流量控制       拥塞控制

cwnd = 1MSS 但 指数级增长 -> x2
增长到 
1. 达到阈值
2. 出现数据丢失

每收到一个ACK，cwnd = cwnd + 1/本轮开始到cwnd
线性增长AI --> "一轮结束cwnd = cwnd + 1"

1. 定时器超时 -> cwnd =1 and 阈值 = "当前"cwnd/2 （新的SS）
2. 3次重复的ACK -> 阈值 = cwnd/2 and cwnd = 阈值 （开始新的AI)
        (快速重传)

1. 静态选路算法
   路由表生成 
   1. Dijakstra算法 生成固定表
   2. 洪泛法 -> 除输入接口,向所有接口转发
   3. 随机走动选路法 （了解一下）

2. 动态选路算法 DVR与LSR
   测量路由、更新路由信息的协议、计算路由开销

使用Dijkstra算法计算最短路径
    路由器之间通过交换路由信息，构造出全网拓扑结构，再计算
    其中
        Who -> 与网络全部节点交换
        What -> 交换一个节点到各邻节点到开销
        When -> 在网络初启动或者链路变化时
    优点
        信息一致性好，适用于大型网络
    缺点
        路由器需要较大的存储空间
        最短路径计算工作量大

构成 网络号+主机号 32位
一个网络接口有一个IP地址
路由器总是具有两个或以上的IP地址，且每个接口都有一个不同网络号IP地址

从主机号拿出几位作为子网号

子网掩码 and IP地址 （与操作） 得到 网络号
逐位计算

小网络合并大网络 把网络号拿过来用
超网掩码

IP地址  = 网络地址/x 
x为网络号位数
计算

功能与方法
网络私有地址

C/S模式，服务器端口号为 67  客户端口号为 68
采用 UDP 传输

'包头长度' 单位是 '4字节' 
'协议字段':
  TCP=6
  UDP=17
  ICMP=1
  IGMP=2
  OSPF=89
'包头校验和'
    与UDP、TCP校验算法相同
'标识' 16位
'DF' 1位 是否可分    DF=1的IP数据报不允许分段
'MF' 1位 是否为最后一位     MF=0的IP包是最后一个片段
'段偏移量' 13位  单位为 '8字节' '64bit'

1.若 MF = 0 ， 偏移量也为 0 
    则该包是未分过的数据报

ICMP 报文作为 IP 数据报的数据，加上数据报的首部， 组成 IP 数据报发送出去。

差错报告
    目的地不可达：到目的主机无连接；IP包超长且不能分段
控制消息
    源抑制消息：路由器或者目的主机的缓存不足，请求源主机 降低发送速率，用于拥塞控制
    重定向消息：要求源主机更换默认路由器，用于路由控制
查询消息
    回声请求/应答：测试路由器或目的主机是否可达
    时间戳请求/应答：用于互联网上各个机器进行时钟同步
PING 使用了 ICMP 回声请求/应答报文

因特网采用'分层次的路由选择'协议，将整个互联网分成很多'自治系统AS'

'内部网关协议' IGP
    在一个自治系统内部使用，如'RIP' 和 'OSPF' 协议
'外部网关协议' EGP
    在自治系统之间使用，如'BGP-4'协议

基于'距离矢量算法'
距离：跳数
问题 无穷计算
限制网络规模：RIP（网络直径<16跳）

基于'链路状态选路'算法
经过信息交换，每个路由器都知道全网的拓扑结构，
因此不会出现无穷计算问题
支持分级选路

AS边界路由器使用BGP来交换路由信息，包含完整的
路径信息
  '路径矢量算法'
  主要关注的不是最短路由，而是可达性
  AS间的路由选择的可靠性要求较高，采用TCP传输，
端口号179

路由器采取'存储-转发'方式工作。
若路由器处理包的速率低于包进入队列的速率，则队列的存储空间将一直减少到零，后面再进入队列的分组只能被丢弃。
路由器中的输入或输出队列产生溢出是造成IP包丢失的重要原因。

1. FIFO队列
2. 优先级队列 PQ
3. 加权公平队列 WFQ

1. '双栈方案'
2. '隧道方案'
3. '包头翻译方案'

需要进行'差错检测和纠正'

需要进行'流量控制'

数据链路层实现'相邻主机/路由器'间的'可靠'的数据传输

'链路管理'
数据链路的建立、维护和释放，以提供面向连接的服务
'封装成帧'
将网络层的数据（如IP包）加上首部和尾部，组成帧
'差错控制'
检查物理层的传输差错，并纠正错误
'流量控制'
防止发送方发送太快而淹没接收方
'透明传输'
允许网络层的数据包含任何比特序列
'链路寻址'
给网卡编址（物理地址/硬件地址）

无确认的无连接服务
有确认的无连接服务
面向连接的服务

'帧'：数据链路层处理的数据单元（PDU: 协议数据单元）

'字符计数法'
    在帧中增加一个长度字段，表示帧的总字节数
'字符填充法'
    采用固定的字符作为帧首部和尾部
    透明传输：帧的数据中可以 包含任何字符（位序列），即可以出现与帧首、帧尾相同的字符
    字符填充：一旦数据中出现和帧首/尾字符相同的字符，则填充转义字符，以进行区别
'零比特填充法'
    帧首尾标志：'0111 1110'
    当帧中的数据出现连续5个1时，在其后插入一个0
'物理层编码违例法'
    曼彻斯特编码:码元中间的跳变表示0和1

'奇偶校验'
    检错码：发送方在传输的数据中加入校验信息，接收方通过计算可以发现传输差错
    检错能力：如果发生错误的比特总数为奇数个，能发现
'循环冗余校验'
    像AES的那个列混合
    'CRC的计算方法'
    若生成多项式G(x)为r+1个比特，即最高阶为r，则在待校验数据后面增加r个0
    采用模二除法，除以G(x)
        对应比特异或
        不进位、不借位
    余数即是所求的校验码 
    将余数附在数据之后发送到信道上

'重传'（ARQ协议）
 发送方发送完一帧数据后，启动一个定时器
 接收方发现错误后，丢弃收到的数据帧
 发送方定时器超时，重发数据帧
'纠错码'
 校验码足够长，不但能够检测出差错，而且能够发现差错的位置，直接恢复原始数据
 示例：汉明码（Hamming code，海明码），能纠正单比特翻转错误

1. LAN的每个站点都有一个ARP缓存表，记录MAC地址与IP地址的 映射关系

2. 在LAN内发送IP包之前，源节点'广播ARP请求'，包含目的节点的 IP地址

3. 目的节点将自己的MAC地址放到'ARP响应'中，'单播'发送给源节点

4. 源节点将ARP映射关系加入ARP表

5. ARP缓存表会定时删除无用的内容

在以太网中，数据链路层封装IP包的过程如下：
1. 首先，将'IP包'添加到数据链路层的'数据部分'。
2． 在数据链路层的'头部'添加以太网的目标' MAC地址和源MAC地址'，用于标识数据包的接收方和发送方。
3. 在数据链路层的'尾部'添加'帧检验序列 (FCS)年手数据的错误检测'。封装完成后，数据链路层将帧发送到物理介质上，供接收方的数据链路层解封装并将数据包传递给网络层进行处理。

高级数据链路控制规程
面向比特的协议，支持全双工传输
提供'面向连接'的服务
采用'零比特填充'方式实现透明传输
采用'ARQ协议'实现差错控制和流量控制

数据帧和控制帧采用统一的帧结构
帧首尾标志：'0111 1110'
地址：从站/应答站的地址
FCS：采用CRC-16计算出的校验信息

提供了建立'数据链路连接'、'用户认证'、'帧头压缩'协商等多种能力
PPP取消了HDLC的下列功能：
    '差错恢复'（只检错不纠错）
    '流量控制'
    '序号'
    点到多点链路

'面向字符'，即整个帧的长度为字节的整数倍
地址：FF表示任意站点
控制：03表示无编号帧（没有序号）
协议：表示数据部分是哪个协议的数据包，例如LCP、
NCP、IP、IPX、AppleTalk……
FCS：采用CRC-16

1. 点到点信道
2. 广播信

'LAN'
    多个站点（主机）共享信道
    '1对多'通信：帧需要携带目的地址
    如何避免/减少冲突？ ——介质访问控制（MAC）协议

'LAN'：物理层 功能：
    位流（bit stream，比特流/位串）的传输与接收
    前同步码的产生与识别
    确定与传输介质接口的特性
    信号的编码和译码
    
'LAN'：数据链路层
    LAN对 LLC 子层是透明的
    各LAN的LLC子层相同，差别在于MAC子层和物理层

遵循IEEE802.2标准
 向高层提供统一的链路访问形式
 成帧/拆帧
 建立/释放逻辑连接
 差错控制
 帧序号处理
 提供网络层接口
 不同的LAN标准，LLC子层都是一样的
 区别在于MAC子层和物理层

'发送站点'：封装LLC帧、组成带有地址和校验码的MAC帧
'接收站点'：对MAC帧进行拆卸，执行地址识别和差错校验
实现和维护MAC协议
MAC帧的大致格式

广播信道：多个站点共享同一信道。
    各站点如何访问共享信道？
    如何解决同时访问造成的冲突（信道争用）？
    '介质（媒体）访问控制(MAC)'
信道共享技术：
• 静态分配（FDM、WDM、TDM、CDM）
    分配固定带宽，不适用于LAN
    动态分配（随机接入、受控接入）
    'CSMA/CD'、预约、集中控制（如轮询、传递令牌）

多个站点如何安全地使用共享信道？
'载波监听'(CSMA)：发送前先检测一下其它站点是否正在发送（即信道是否忙）
    若信道空闲，是否可以立即发送？ -> 立即发送（1坚持的CSMA）
    若信道忙，如何处理？-> 继续监听，等到信道空闲后立即发送
    一旦出现两个站点同时发送的情况，如何处理？
'冲突检测'(CD)：边发送边检测是否有冲突
    若不冲突，持续发送，直到发完
    若冲突，停止发送

发送数据帧的站点，在发送后最多经过 '2t' (端到端的往返传播时延) 可以发现是否有冲突
以太网的争用期（冲突窗口）：'2'
经过争用期之后还没有检测到冲突，则不会冲突
以太网的最短帧长：'64'字节

帧的长度不是整数个字节
校验查出有错
数据字段的长度不在 46 ~ 1500 字节之间
有效 MAC 帧长度不在 64 ~ 1518 字节之间
IEEE802.3数据帧，数据字段的长度与长度字段的值不一致

增加冲突避免(Collision Avoidance)，尽量减少冲突概率 'CSMA/CA'
发送前设法避免冲突的发生
“冲突避免”采用了三种机制
    '预约信道'：发送站点向其他站点通告本站点将要占用信道的时间，其他站点将设置为“信道忙”
    'ACK'：接收站点的确认
    '握手'：RTS/CTS，解决隐蔽站问题
    
帧间间隔 'IFS'(InterFrameSpace)
为避免冲突，站点在完成发送后，必须再等待一段很短的时间(持续监听)才能发送下一帧
帧间间隔长度取决于帧的优先级
    高优先级帧IFS较短，优先发送
    低优先级帧IFS较长；且在发送之前若其他站的高优先级帧已到达，则信道变为忙，低优先级帧只能再推迟发送

冲突避免措施：
'虚拟载波监听'
    目的：发送站预约信道，以减少冲突，
    原理：源站将要占用信道的时间(包括目的站发回确认帧所需的时间)通知所有其他站，以使其他站在这一段时间都停止发送 方法：源站在 MAC 帧头中的 “持续时间”字段中填入发送之后要占用信道的时间(μs)“虚拟载波监听”：站点并没有监听信道，而是由于收到“源站的通知”才不发送数据
    应用'NAV'网络分配向量
        站点根据收到的 MAC 帧头的“持续时间”字段来调整自己的NAV
        NAV 指出了信道持续忙的时间（即经过多少时间才能完成数据帧的这次传输，然后信道才能转为空闲）
'争用窗口与退避'
    信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发送数据帧，不仅必须等待 DIFS ，而且还要进入争用窗口，根据退避时间确定能否发送
    争用窗口：各站点争用信道的时间段，其时间取决于站点最短的剩余退避时间
        在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行退避算法，减少了发生冲突的概率
        二进制指数退避算法
        '退避计时器'
            若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计时
            若检测到信道忙，就冻结退避计时器的剩余时间，重新等待信道变为空闲，并再经过时间 DIFS 后，从剩余时间开始继续倒计时
            退避计时器的时间减小到零时，开始发送整个数据帧
'握手预约（可选）'

'中继器、集线器'
    '复制信号'，再生放大，转发到所有端口；属于一个LAN，'一个冲突域（共享以太网）'
    
'网桥(Bridge)连接两个或多个LAN'
    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：网桥收到一个帧时，不是向所有端口转发，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再根据站表确定将该帧转发到哪一个端口，或者丢弃（过滤）
    1. 优点
        过滤通信量，增大吞吐量；分隔冲突域；扩大了物理范围；提高了可靠性
        LAN互连
    2. 缺点
        增加处理时延、没有流量控制功能、广播风暴
    常用：透明网桥
    建立转发表 -> 逆向学习
    网桥的工作过程:
        网桥收到一帧后，先进行'逆向学习'，查找转发表中是否有该帧的源地址
            若没有，就增加一个表项（源地址、进入端口和时间）
            若有，则更新原表项
        转发帧：查找转发表中是否有该帧的目的地址
            若没有，则洪泛转发，即转发到所有其他端口
            若有（且不是进入端口），则转发到表中的对应端口 若有且等于进入端口，则丢弃这个帧（过滤）
            对于广播帧，则洪泛转发
多端口网桥：'以太网交换机'