2022秋季学期 计算机网络原理 期末复习笔记
CH1
核心思想：分组交换
1969 arpanet 56kbps
1979 TCPIP
光线：骨干网带宽9个月翻倍，10年10000倍。
迈特咖啡：价值正比于用户数平方，效率是n方
电话vs网络：聪明网络笨终端和聪明终端（修复传输错误）简单不可考网络
分组交换：简单、灵活（支持各种物理网络和应用）、可扩展、健壮（牺牲带宽利用但健壮
ipv4耗尽，用nat支撑破坏原有网络结构，需要过渡到ipv6
CERNET是我不过第一个全国性计算机互联网络，第二大计算机互联网
下一代互联网
Internet2 NGI Abilene GEANT…中国NSFCNET 核心路由器 CNGI
CNGI下一代，高速互联 ipv6 cernet2主干 大规模国产设备
Ch2 网络体系结构
定义和组成
一批独立自治的计算机系统的互连集合体，区别于统一的分布式系统
资源和通信子网（通信线路+网络互联设备）
广播式通信 bus、ring 共享线路，可以直接被接受
交换式通信 交换设备选择输出，star ring（loop） tree… 关键需要routing
通道分配：静态分时间片、动态（集中or分布仲裁）
网络体系结构
从功能定义层次结构，但不规定具体协议和细节、接口
功能分层——协议分层——体系结构分层
需要什么功能：无差错、共享物理线路、路由选择、信息缓冲、流量控制、会话控制…
特点：同时一对用户、通信是相互的、分散在各个网络和用户设备
服务：同一实体上下层间交换信息时必须遵守的规则
协议（Protocol） ： 计算机网络同等层次（通信时为对等进程）中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。——语法、语义、定时关系
n层协议：不知道上下层内部结构，独立完成功能、为上层提供服务，使用下层服务
SAP服务接入点 任何层间服务是在接口的SAP上进行的，有唯一的识别地址，层间接口有多个SAP
ICI和SDU加一起是IDU，也就是下层服务数据+接口控制信息=接口数据单元。通过SAP传输。下层服务数据+协议控制信息=协议数据单元
无连接：独立路由，顺序性差，基于连接不一定可靠，顺序性好
服务原语四种类型：请求：想干事情、指示：关于事件的通知、响应：对事件回复、确认：对先前请求的回应
分层的好处：模块化，抽象功能（底层改变保证服务一致即可），复用性 坏处：信息被隐藏，实现起来更低效
端到端：除了必须和基本功能外，放到高层去实现额外的功能
典型网络参考模型
标准化组织 ITU ISO ANSI NIST IEEE OIF CCSA RFC IAB IETF IRTF
OSI七层模型 物理（传输bit）-数据链路（有差错的物理线路提供无差错数据传输Frame）-网络层（控制通信子网，从src传到dst的packet）-传输层（端到端的数据传输，细化到资源子网的主机）-会话（会话控制与安全认证）-表示（数据转换和表示）-应用
TCPIP
把底两层统称Host to network
网络Internet层：控制通信子网提供IP包传送，异构网络互联
传输层：端到端的数据传输，TCP和UDP
应用层：表示、会话、应用，各种管理和服务
教学所用 物理 数据链路 网络 传输 应用
其他网络体系结构
Novell Netware（XNS）：C/S结构，文件共享而非磁盘共享。网络层协议用IPX，不可靠无连接协议，4网络号+6机器号MAC。传输层NCP、SPX（面向连接
X.25分组交换，面向连接，早于OSI
B-ISDN电信公司想统一网络，主要用ATM技术
ATM 异步传输没有主时钟，cell是短且定长包，面向连接，155/622M’
Summary
通信子网：点到点通道，关键路由选择；
广播通道，关键通道分配；
Ch3
通信基础理论
频谱：信号包含的频率范围，带宽=频谱宽度
有效带宽：能量集中在相对窄的频带中，叫做带宽
信道有截止频率fc，0fc的振幅衰减弱，以上的振幅衰减厉害，由物理特性决定。所以0fc为有限带宽。带宽越宽，
波特率：每秒钟信号变化的次数，调制速率。
比特率：每秒钟传送的二进制位数
每个信号值可表示几位，比特率是波特率几倍
即使对于完善信道，有限的带宽限制了数据的传输速率
奈奎斯特定律：无噪声有限带宽信道最大数据传输率 = 2Hlog（2，V） bps
带宽为H 每秒采样2H次能够完整重现，信号电平分为V级
信噪比：信号功率S与噪声功率N之比 10log(10,S/N) db 电话大概30db
香农定理：带宽H信噪比S/N的任意信道最大数据传输率 = Hlog(2, 1 + S/N) bps。是难以达到的上限
如果有噪声按两个公式都算一遍取小者
数据通信技术
数据通信：计算机-信号变换-信道-网络设备-信道-信号变换-计算机
单工：信息单向传输，回送监视信号
半双工：信息可以双向传输但不能同时
全双工：信息同时双向传输+监视信号
同步：接收方必须知道每一位信号的开始及其持续时间，
异步传输：以字符传输为例，每个字符由发送方异步产生有随机性，需要辅助位，每个字符需要10-11位传送
1起始 7编码 1奇偶校验 1-2终止
效率低、主要用于字符终端与计算机的通信
同步传输：信息传送以报文为单位，传输开始时需要同步字符来同步收发双方。传输信息中抽取同步信息修正同步保证正确采样
不间断，效率高；字符间辅助信息少；传输信息中不能有同步字符，需要透明传输处理
基于位的传输一般同步，二进制位流，以位为单位同步，开始结束由特定八位二进制同步，效率高
模拟-调制 数字-编码
数字信号：价格便宜；噪声不敏感；但是易于衰减；高频高衰减
基带传输，直接使用传输变换前所占用的频带，原始信号固有的频带，适用各种情况但对传输线要求高（频率成分宽）。低0高1
不归零None return to Zero编码：低0高1，难以分辨一位结束开始；必须有时钟同步发送接受方；若01连续出现，直流分量累加==》容易出现传播错误
曼彻斯特编码、相位编码：中间的跳变是数据也是自同步时钟
在每位中间跳变，低跳高是0 高跳低是1
差分曼彻斯特（两种）：中间固定跳反，且每位开始时候有跳变是0，维持是1
逢1（0）变化的NRZ（两种）：仅在开始的时候逢1（0）跳
数字数据的模拟传输 频带传输 在一定频率的线路载波传输，用基带信号对载波调制，使其变为适于传送的信号
调制：用基带脉冲对载波信号的参量控制
调幅ASK 振幅做变量
调频 FSK 频率做变量 w不同值
调相位 PSK phase phai改变
模拟数据的数字传输 脉冲代码调制 PCM ，
将模拟信号振幅分成2^n级，每一级用n位表示，采样
差分脉冲代码调制，根据前后 两个采样值差编码输出二进制数字
delta调制 根据采样值前后差决定输出0or1但跟不上变化太快的信号（每次的delta固定，跟不上大变）
多路复用技术 多个信号共用物理线路，时分复用TDM，频分复用FDM，波分复用WDM（多波长光混合和拆解），码分复用CDM
T1载波 采样128等级7位二进制，传输速率1.544Mbps
具体，每125us传播24路8位+帧同步位共193位，数据速率1.536。每个通道中8位有1位控制，所以每个通道的数据比特率为56kbps，总数据比特率为1.344Mbps
交换技术
电路交换：直接切换物理线路。
建立 传输 拆除。必须建立点到点的物理通路，建立时间长，数据传输延迟短。一般时分复用，分成frame再分为slot，slot在frame内的相对位置决定槽所传输的数据所属的会话。
发送接收方需要同步
非永久会话需要动态绑定slot到一个会话
报文交换：信息以报文（逻辑完整信息段）为单位进行存储转发
线路利用率高；中间节点通信设备buffer够大，延迟时间长
分组交换：比报文小的信息段，随机乱切，定长or变长
src节点分组，中间节点存储转发，目的节点组合回报文
每个分组头都需要原地址和目的地址，独立路由
不预先分配资源；线路利用高；易于重传，高可靠；易于新传输让紧急信息优先通过；开销增加
分组交换：数据包分组 虚电路分组（常用于电话，
数据报分组交换：每个分组均有地址，独立路径。IP networks
虚电路：电路+分组 同一流的分组通过一个预先建立的路径（虚电路）传输。确保分组的顺序，但是来自不同虚电路的分组可能交错
统计复用，按需分配信道资源
来自任意会话的数据立即发送不需要等待slot，用分组头来分组数据
电路交换vs分组交换 分组：统计复用，有效利用带宽
峰值带宽：平均带宽：话音3:1 数据5:1
分组交换处理拥塞，需要复杂路由器且难以保证端到端的服务质量（延迟与带宽）
实际使用结合一起
电路交换：适合实时信息、模拟信号，带宽低
报文交换：带宽高，可靠灵活；延迟大
分组交换：缩短延迟；可实时；高带宽中经济合理可靠
交换结构
- crossbar，一群横竖电路交叉成十字，加入连接点…
- 空分，结合小crossbar，分成几组然后结合连线。
- 时分：按照映射表打乱进入帧的timeslot数据，然后再给出去
思考题 电路交换和分组交换的区别
Ch4 物理层接口与协议
物理层定义功能
在网络设备中提供透明比特流传输。启动和关闭连接，传输数据
物理层特性
机械特性 接插装置 引脚和排列、电气特性、功能特性 数据控制定时地、规程特性
典型物理层标准接口
RS232-c RS449 442a 423a
RJ45
传输介质
双绞线
模拟or数字，线的类型和距离决定带宽
非屏蔽双绞线UTP
屏蔽双绞线STP
同轴电缆
基带同轴电缆 50Ω 数据传输
宽带同轴电缆 75Ω 模拟传输 CableTV 300/450Mhz
光纤
单模or多模，全反射长距离传输
只有特定的角度继续传输（传输模式），多个反射角度叫做多模，但是短距离。光纤半径到波长数量级时，只有一个角度or模式的光可以进入，叫做单模，适用于长距离。
单模多模都可以波分复用
850nm 便宜，衰减 速率慢距离短
1310 无色散补偿，功率放大下40km
1550 同，功率放大下80km
光网组网 点到点四根线，两根保护倒换。环形只需2/1根
中继器来光电转换
网络传输技术
SONET/SDH TDM技术
同步系统有主时钟 810B/125us 51.84Mbps
移动电话
单向寻呼：单向、小带宽
通话：双向，多频率
1G 模拟蜂窝 只语音
2G 数字蜂窝 主要话音 GSM CDMA
34G 话音和数据
AMPS蜂窝cell
在附近蜂窝中重用传输频率，如果超过系统容量就进一步划分蜂窝，重用频率并减弱功率。容易被窃听、盗用。三个频率足够1+6蜂窝使用
蜂窝中心基站，计算机+天线
通过包交换网络+MTSO（电话系统） MSC相连
Ch5 数据链路控制与协议
概述
目标和功能 有差错的线路上无差错传输——正常传输，组帧，差错，可选顺序和流量
网络设备和主机都算节点
点到点：专指链路上的两个相邻节点
端到端：源到目的，可能由多个链路
虽然是物理层连接，但数据链路层看起来虚拟通路
服务 无确认无连接服务（低误码，实时，局域网），有确认无连接（不可靠信道无线网），有确认有连接
组帧
组并且计算checksum
字符计数法
帧头表示帧的字符个数——一步错步步错
字符填充的字符定界
引入DLESTX，DLEETX字符，中间内容中如果出现特殊字符，加入DLE两遍来转义
Data link escape start end，局限在8位字符和ascii
DLE STX A DLE DLE B DLE ETX其中数据位ADLEB
位填充的标记定界
特殊位串来开始和结束 01111110flag，正文中一旦五个1就插入0。只有flag中出现六个连续1
物理层编码违例
有冗余的物理层编码，用违规码定界
错误检测纠正
特点：随机，连续突发
n = m数据位+r校验位，一共n位码字
检查d个错，海明距离需要d+1
纠正d个错，海明距离需要2d+1
奇偶校验
可检查奇数个错误，纠正单比特需要2^r >= m+r+1
海明码
连续突发错误的话，可以按行书写海明码然后按列发送。相当于把连续错误分散到每一个码字中
检错+重传 CRC循环冗余码
需要多项式Gx，高低位必须为1，且比传输信息短
计算checksum加在帧尾，想要帧多项式被Gx除尽。
计算
消息多项式Mx，后面加r（r是Gx的多项式阶数，比位数短1）个0变成2^rMx。用Gx除
最后用2rMx减去余数，其实就是把余数补上去，即得到一定整除的2rmx
注意此时的除法和减法都是图一乐，不借位，相当于异或
检错能力
若中间改变的多项式Ex整除Gx就不能发现，否则可以
- 单比特OK，Ex/Gx肯定有余数
- 两个孤立单比特，那任意Gx不能是任何X^i-j +1的因数
- 奇数比特错，Gx选择x+1倍数即可，一定除不尽
- r个校验位多项式（有r+1项的Gx）能查出所有长度小于等于r的连续差错
- r+1连续错的时候，概率很小查不出来，约1/2^r-1
- 大于r+1呢？？？坏帧接收大概2^-r
网卡实现crc校验
基本协议
无约束单工协议——一直发
单工、无休止发送和无限大buffer，信道不损坏
单工停等——buffer有限，每次发一个等ack
接受后给sender响应
sender 接收网络层，组帧，发送，等待
receiver 等待，接收物理层，发给网络层，发送确认帧
噪声单工PAR——信道有差错，引入1位序号，翻转
出错重传，定时，加入1位序号，来回翻转
send 接收网络层，加入序号，发出去并启动计时，等待响应（ack了序号，翻转序号；超时重发）
rece 等待，接收，序号正确则发给上层，发回ack并翻转期待序号
滑动窗口
双工，引入捎带机制，充分利用带宽但复杂
信号都有，期待接受and期待确认
发送端维护已发送但是没确认的序号表叫做发送窗口，上界是要发的下一帧，下界是待确认的最小帧。即左闭右开区间。
发送时发送上界帧并加一，接受到ack=下界则下界加一，如果ack在窗口内则连续加一到ack+1（累计确认）
接收窗口 固定窗口，上界是允许的最大序号，下界是紧邻的序号。收到0123则【4,7】，等于下界的被接受并响应。上下界同时移动
1bit滑动窗口
序号只取01两个值且两窗口都是1.
我发送的帧seq = ~上一个ack，ack=上一个seq
如果同时发送会有一半的重复帧，即我第一次发B0你的A0还没到，你A0到我这的时候我还没收到B0的确认只能再发B0.
最大效率|利用率 = 发送时间/总占用时间
信道利用率 = 帧长/帧长+延迟*比特带宽
退后n帧重传
发送窗口大于1，接受为1
发一堆，慢慢收。如果有一个坏帧拒收所有后面并不再发送ack，等待超时后发送方从坏帧重发。多个计时器。
在坏信道上效率低
窗口大小不要能一次性发满序号，至少发送窗口<序号总量
选择重传
发送接受均大于1。接收方可以暂存坏帧后面的帧但仍然只发送老ack，发送方只重传坏帧，但需要buffer够大。ack可以突变。
接收窗口完全移动后，不要重合。不然重发当做新帧。
发送>=接受时，接受最大为（maxseq+1）/2
else 发送+接受<=序号个数
- 确认计时器：防止负载不均衡，实在没有捎带就发一个空ack出去。计时器在接收窗口移动后，或发了NAK时开始。发送任意一帧时结束。
- 否定确认NAK：收到坏帧或跳脱帧主动发NAK
说明与验证
协议工程：说明、验证、实现、测试
验证——可达性分析 图论分析
测试 一致性、互操作、性能
用形式化描述代替自然语言，如FDT和FM Formal
FSM有限状态机
状态、标号，初态，变迁
Petri网？？
结构：圆圈位置、变迁线段、弧
活动标记Token点
常用的数据链路协议
面向字符，面向比特
HDLC
终端和计算机之间组合沟通，用01111110定界。一直传定界符号表示空闲
定界——8b地址（命令or响应）——8b控制信息（0，3序号，1pollfinal命令或响应，3next作为ack||ortype表示监控真、否定确认帧、不接受帧或者拒绝帧）——数据——16b校验和CRC——定界符
滑动窗口3位序号，发送窗口为7。但next表示第一个没收到的序号
X.25的链路层LAPB
使用HDLC
CRC只检错不纠错，丢弃出错
重传N次后报告上层协议
帧序号错了发送拒绝帧，发送方重传检错也纠错
PF为检验指示，
SLIP和PPP
SLIP：标记定界，字符填充，发送原始IP包。不提供差错检验，只支持IP并不能动态，不提供认证
PPP改进SLIP，提供差错，支持多协议，动态分配IP，以帧尾单位。
PPP面向字符，以01111110开始，采用字符填充而非位填充。
Ch6 局域网 介质访问子层 108 6
局域网概述
高速短距低出错，经常使用广播信道，解决信道分配问题
静态：FDM频分复用orWDM TDM时分复用，固定时槽
多路访问协议
纯ALOHA
直接发，如果冲突则等待随机时间再发。
相当于两个帧时内的k=0，λ=2G，得到P0
分槽ALOHA
每个站只有在槽开始的时候可以尝试发送，冲突危险减半。效率翻倍。
载波监听多路访问CSMA
1-坚持CSMA
先监听，如果空闲就马上发，忙就一直监听后发送。如果冲突则随机等待再发送。冲突概率大，怕延迟
非坚持CSMA
监听，如果空闲就发。如果忙就等待随机时间然后尝试
冲突少，信道空闲多且延迟高 G越大效率越高，但是延迟更大
p-坚持CSMA
分槽信道中，监听到空闲有p的概率发送数据。或者延迟到下一个时槽，看空闲的话再次以p尝试。忙就再等待。冲突就等待随机。
冲突检测的载波监听多路访问CSMACD
冲突太浪费了，如果冲突可以发送干扰，打断自己和所有站的发送。等待随机时间在发。
检测冲突最坏需要两倍电缆时间。
无冲突协议——预留协议（先请求）
分开为传输，竞争和空闲
位图协议
信道上N个时槽，要发就置1。大家都知道了就按序号发送
轻负载效率d/N+d 数据帧由d个时间单位，重负载下d=Nd
不公平，有固定开销
二进制下数
大家都有等长二进制串表示自己，互相或在一起。如果看到更高的位有1则放弃请求。效率为d/d+log2N
有限竞争——适应树搜索协议
轻负载竞争，重负载无冲突。分组各站，组内竞争
组织站点为二叉树，折半请求搜索。如果获得之后，留给没有竞争的后一半竞争。
局域网技术
只有一个信道，短距离，
隐藏站点问题。竞争者太远
暴露站点：非竞争者太近
区别于CSMA
CSMA的电缆可以传播信号给所有站点。冲突被站点发现
WLAN中信号只能发给附近的人，尽量保证只有一个发送站，冲突被接受者发现，信道可以同时有多个有效帧
MACA协议——先双方握手并告诉周围
A发B RTS请求发送，同时A周围站点不发送
B回A CTS已经准备好，B周围不发送
A发送
冲突则二进制指数后退等待随机时间后开始
MACAW 每个成功数据帧都要被ack，发送站点载波监听，冲突后不针对站点而是针对流来后退，拥塞时站点交互信息
802系列
介质访问控制MAC子层上引入LLC逻辑链路控制子层，提供更多的确认和流量控制服务——不可靠数据报，有确认数据报和可靠面向连接服务
802.3
电缆标准 10basex，10mbps base基带传输 500m。
中继器：物理层，接受放大信号、双向重传。两个收发器之间可以四个中继器2500m
曼彻斯特编码，简单。
帧格式 使用7B的10101010作为前导，然后10101011作为开始。
地址第一位 单0组1 第二位全球0本地1 全1广播
避免帧到达前就发完，发送时间大于2τ。（防止对向冲突）
快到对面的时候对面开始发，这样就Collision。减小站点距离或者加大帧长才能提速。最大冲突检测时间为51.2us
二进制指数后退 时槽为51.2us。第i次冲突后 等待0~2^i-1。到10位上界，16次彻底失败
用交换802.3LAN来减少冲突 ？？大概是接入交换机，被缓存并并行转发？
以太网
快速以太网 HUB的10BaseT甚至100BaseT4
100BaseT44对非屏蔽双绞线1对Tohub1对FromHub，两对变换方向。
25MhzBaudrate。曼彻斯特编码，8B6T，8B映射到6个三进制位。每对带宽25*8/6 =33.3Mbps。正向100反向33.3？？
TX 2对五类线，to和fromhub。125Mhz，4B5B编码。每对125/5*4=100Mhz
FX 2根多模光纤，全双工
HUB 共享：一个冲突域，CSMACD二进制指数后退，半双工
交换式。输入帧缓存，一个端口为一个冲突域
1000BASE X系列是8B10B编码
1000baseT 4B5B编码
一个冲突域只允许一个中继器
10GE 万兆以太网，全双工，不用CSMACD。只光纤，单模可以用在WAN MAN
多模的传输距离只有65-300M
802.5 令牌环LAN
并不是广播，而是点到点组成的。完全公平且无冲突
Token，要有足够的延迟被容纳。
要发数据，取下令牌，发送，发送站负责移除帧然后重新生成令牌开始监听。
确认：帧内的比特域，初值0，目的站变1.
重负载效率100%。
引入1bit传输延迟。物理长度为信号传播速度/比特率
屏蔽双绞线，差分曼彻斯特
令牌持有时间10ms，有优先级
环上竞争选出监控站，负责维护保证令牌不丢失，处理断环和坏帧
光线分布式数据接口 FDDI
多模光纤 类似TokenRing 100M 4B5B 200km 1000站
连接LAN的主干网，可以双环。站点发完后立即产生新令牌，环上可同时多个帧。
DPT RPR Dynamic Packet Transport
用于MAN 双环，双环都可以传输data和control
目的站取下报文，不占用
网桥
在LAN之间实现帧存储转发。可以分隔大LAN可以连接远LAN。
兼容不同类型，安全保密
中继器不能隔离冲突域，网桥|交换机可以
原理
多个物理层和MAC子层。
转换帧格式，缓存不同速率的帧，高层协议的定时器。甚至MTU最大帧长的区别。无法转发就扔掉
一开始接受所有帧，洪泛转发帧。后来逆向学习，通过源地址收集MAC写入对应表。不断更新
多个网桥的回路问题 网桥间通信，用连接每个LAN的生成树覆盖拓扑。透明or生成树网桥
- 网桥广播自己的编号，最小为root
- 计算到根的最短路，构造生成树，使得LAN和桥到根最短
- 故障重新计算
- 不断更新
源路由网桥 如果不在自己的lan内，在帧里制定好路由序列。LAN的12位编号和Bridge的4位。每个站广播发现帧来获得最佳路由。
Ch7 路由选择和网络层 183 7
概述
在实体间交换网络服务数据单元。传送实体独立于路由选择和交换的方式
通信子网的最高层
传统电信vs互联网：可靠连接vs不可靠，复杂功能放在传输
路由算法
数据包分组交换vs虚电路分组交换，每个或者一次路由选择
最优化原则 最优路线的包含性，最优路线的子路线是最优路线
汇集树 类似生成树，只不过是所有src汇集到dst，是路由算法的目的
最短路径路由
DIJKSTRA
静态洪泛
重复分组多，回路。给分组设置寿命计数器，不要反复传播+记录经过的路径
改进为选择洪泛，转发到正确方向接近的线路，作为基准来评价
基于流量的路由算法
拓扑结构+网络负载。假设站点间流量平稳可预测，得到平均分组延迟来找最小延迟的路由算法。可以离线计算
需要通信量矩阵Fij和带宽矩阵Cij。即流量和带宽
计算平均延迟T = 1/(μ平均包大小1/800bits C带宽 - λ平均包量) ，为剩余网络带包数的倒数
距离矢量算法 Bellman Ford DV
应用：ARPANET RIP
路由器作为索引|出镜线路|距离估计值（hop）or延迟
每隔一段时间，向所有邻居发送自己的表
同时收到来自所有邻居的表更新自己的路由表，为min（到邻居的代价+这个邻居到目标的代价），这个过程不依赖老表？难道这个代价是重新测算or保存到一张长期有效的另外表中。
问题 无穷计算不收敛，好消息与坏消息
- 突然很好很近的路径进来，很快被同步，大概是正比于路径跳数的时间
- 宕机一个router，产生无穷计数，大家都缓慢的增大。因为宕机一个后，其他路由器还以为自己的邻居仍然有很好的路径能到宕机哥们那里。
禁止路由器向邻居返回一个从邻居获得的最佳路径（线性拓扑中的无穷级数）染毒逆向的水平分裂法 即如果我的路径包含你，我就告诉你是无穷大的。闭合Y字形失败。
问题的核心 当 X 告诉 Y 它有一条通往某个地方的路径， Y 无从知道自己是否已在这条路径上。
链路状态路由 发送自己周遭链路的状态 LS
OSPF ISIS
开始工作之前，每个router：
(1) 发现它的邻居节点， 并学习其网络地址。
往每个线路发送hello，接受者加上自己的唯一身份。
广播LAN建议增加超节点，连接广播所及的节点
(2) 测量到每个邻居节点的距离或者成本度量值。
常用度量：带宽反比、链路延迟
(3) 构造一个包含所有刚刚获知的链路信息包。
发送方标识符，Seq用来自己控制版本新版加一，Age寿命过期就扔，表：邻居列表和对应成本
(4) 将这个包发送给所有其他的路由器，并接收来自所有其他路由器的信息包。
洪泛，发一个新的就递增。接收方需要记录来自其他Router 的已接收最大序号，如果接收到同样包则丢弃不发送，收到小序号则过时
问题：序号绕回，用大范围；路由器崩溃，丢失序号记录，发的太小会被拒绝；序号被破坏，错误地增大很多seq导致新的被当做老的
解决：加入age年龄字段，每过1s减一，相当于有效期。
一般10s左右新的包就会来替换掉老包，年龄设为60检测宕机
链路状态数据包需要返回ack以确认
来自不同src的副本可能从任何邻居那里到来。到来的标记ack并发送ack，其他标记sentflag
(5) 计算出到每个其他路由器的最短路径。
完整网络拓扑图，每条边被表示了两次。因为双方向不一定成本相同。运行Dij即可并存到路由表中。
评价 没有慢收敛，但可能路由震荡（当路径负载作为代价时，可能顺逆震荡），需要Onlogn，长时间定时或者重大变化才重发分组
路由算法依赖于路由器计算路径的处理，少数路由器瞎编也可以破坏网络。比如声称不存在的链路或者故意忽略链路。
分层路由
太大，表大，收敛慢，计算大。分层后不一定最优
最优lnN层，每个表项elnN个
移动主机路由
设定移动主机有不变的家乡位置和地址，每个区域有家乡代理和外部代理。分别记录登记在这人在外边的，和人在这的
- 进入新区域的移动用户向本地的外部代理注册，告知家乡地址，目前链路地址和安全信息。外部代理会定期广播的自己的存在和地址分组。
- 外部代理和家乡代理联系，更新其现在的位置和外部网络地址
- 家乡代理检查通过，ack
- 外部代理收到ack，登记并注册成功
- 收：
- 家乡局域网——家乡代理—隧道—外部代理，同时告诉发送方你直接隧道到外部代理就好了or移动主机通过外部代理告诉发送者自己的转交地址，以后直接隧道到这里来。外部代理发给用户（三角路由，后续直接优化到一条边了）
拥塞控制算法
开环控制：好的设计避免拥塞，不考虑网络状态
闭环：基于反馈，监控，调整
vs流量控制，拥塞是全局性的，流量是对点的，不要超过接收方处理能力
参数 丢包率 队列长度 重传量 延迟 延迟变化
反馈 丢包路由器向负载发生源头发送告警分组
分组头中保留拥塞域ECN，对应端口所有输出标记好，接收方ack也携带
端主机反馈
开环控制——流量整形
把突发性的变成均匀可以预测的
漏桶算法
不平滑数据分组流变平滑，可以固定or变长分组协议ATMorIP
字节计数，规定桶容量为B，出水速率为R。不灵活
令牌桶
t产生令牌，传送分组消耗令牌，可以累计发送权到桶大小。适合突发。如果路由器有9600KB的缓冲区和200Mpbs的速率，主机速率可到1000Mbps，则在主机端使用B9600KB R200Mpbs的令牌桶。
一开始全速发送一段时间直到填满缓冲区，然后削减到200Mpbs，桶空则延迟，流量慢于200的时候慢慢被填满。可以有一些突发。
双令牌桶 第二个桶的速率更高但几乎没有容量。即降低初始突发允许大的突发更加平滑的输出，而不是一开始很快后来降低到长期速率。
虚电路子网和准入控制
三方出具流说明，包含流模式，服务质量等。慢慢协商。协议后预留资源
拥塞问题解决前不允许建立新虚电路or可以建立但必须绕开
逐跳抑制分组 抑制分组通知源主机太慢了，每一跳都有抑制作用，更迅速，需要上游Router缓冲区更大
数据包子网拥塞
包调度——公平队列
每个输出都有多个队列，循环扫描队列头发送包，队列优先级相同。即abcabc的发送。但是大包获得的带宽大
改进为加权队列 ——分组轮询变成字节轮询
时间按照发完分组的虚拟时间计算，可以有权重，时间除以权重
也就是一轮循环砍一个字节，有的管道砍得多。先被砍完的包先发送。
完成时间 = max 到达时间，同队列前面包的完成时间 + 长度/权重
负载丢弃
多媒体 扔老的 milk 文件传输扔新的 wine
网络互联
中继器，物理层拷贝比特放大信号
网桥，数据链路层。局域网之间存储准发帧，可以改格式
多协议路由器，网络层。在网络之间存储转发，可以转协议
传输|应用网关：传输层转发|应用层互联
无连接网络互联
多协议路由器转协议，转分组格式和地址等等
隧道
源和目的主机网络相同，中间隧道打包。把原来的包作为载荷
互连网络的路由 更复杂，自治系统AS？？
内部网关协议IGP：RIP OSPF ISIS
外部网关协议EGP：BGP
分段
透明分段：网关分片后每个片段必须经过同一个出口，再重组。对其他网络透明。
- 需要数据包结束标识
- 路由被限制在同路径，损失性能
- 路由器工作大，需要拆分组装缓冲等
非透明：一旦分段，直到目的主机都不重组。需要的话可以继续拆分
- 头太多开销太高，
- 容易丢失
树形标记，0分为0.0和0.1再往下分。长度前后一致
偏移量法：原始分组seq，offset（仅数据层）和最后片指示
路径MTU发现，IP中有不允许分段的DF比特。如果接收到很大的数据包，会生成报错发给源主机然后丢弃此包
源端需要分段到路由器能处理，再次发送可能仍然被之后的路由器拒绝
需要更高层协议了解路径MTU并传给IP，比如TCPIP来传递，相当于把分段任务从网络交给主机
- 启动延迟增大，需要来回找MTU
- 可能会拦腰截断MTU
防火墙
两个路由器根据规则表过滤，或者边缘网关审查
互联网网络层协议
IPv4
头
20B变长到20+40
IHL 几个字的头。
Type 3个优先级位 3个标志位Delay T R 2个保留位，经常忽略
DF，不许分片，必须接受576B的片段
MF，还有更多分片，最后一片为0.
offset 片段偏移了多少字节，仅表示数据部分偏移
MTU1500时候最多20头+1480B数据。
生存期：寿命，TTL跳一次减一，丢弃后告警。最大255
Header校验和：16位取反循环相加，进位在末尾，和再取反
地址
网络号+主机号，分类
全1广播 全0本机
host部分可以划分为subnet和host，划分子网
ICMP 互联网控制消息协议 报告错误和测试，封装在IP中
ARP 地址解析协议 解决IP和MAC地址的映射。建立ARP表，存放IPMAC地址对。同子网内查找arp，否则用默认缺省网关的IP查找。没找到就广播分组，目的主机需要应答，ARP增加。
每个主机启动的时候广播自己的映射。
表项有生存期。
RARP MAC找IP，也使用ARP消息。无盘工作站启动，由于路由器不转发广播帧，RARP服务器必须与无盘工作站在同一子网内 ？？
区分BOOTP 使用IP UDP，可以分配其他信息。可以转发到其他子网
RIP 内部网关协议IGP，基于UDP
距离向量算法，用跳数衡量距离，30s一次。
6个周期180s没有邻居声明，则认为失效。所有经过其路由无效。声明发给其他邻居，并快速再次发出声明传播到全网。RIP可以快速传播链路失效
OSPF开放最短路径有限 内部网关协议IGP
多种衡量比如延迟，距离，带宽。链路状态算法。
基于服务类型路由、负载平衡、分层路由、安全措施、隧道技术
自治系统分为区域，每个AS有主干区域0.用星连接，局域内路由；区域间路由都到主干再转发目的；自治系统间路由
路由器可以重叠：区域内，区域间，主干，自治边界。
BGP边界网关协议 外部网关协议 基于TCP
特殊的跨域路由协议：控制流量路由，更注重策略而非性能
TCP连接传递路由信息，路径向量算法，路由信息中记录路径轨迹。类似距离向量。广播所有目的地的路径。通过告不告诉路径控制流量。
消息类型 open，建立对等TCP连接认证身份；UPD，更新路径或者撤销；KEEPALIVE，没有upd也告诉你连接有效，回应open；NOTIFICATION报告上条消息错误或者关闭连接
CIDR无类域间路由 B类地址浪费大量空间
将剩余的C类地址分成大小可变的地址空间，推广到所有单播地址，掩码确定前缀长度。
世界四大区各有一块连续的C类地址，增加mask掩码域。最长前缀匹配：多个匹配成功选择掩码最长的路由表。适用于所有IP地址？？？
分配地址的时候分配一些0和掩码。
匹配时，目的地址先and掩码，然后匹配根地址。并最后选择前缀最长（掩码最长）的表项即最具体的。
分配地址时，根据掩码数据对齐
IPV6
不兼容IPv4但兼容很多Internet协议如TCP UDP OSPF BGP DNS
简化IP头，定长不用IHL，取消分片的域。必须能支持1280B的分组，路由器报错主机分片。不要检验和。更好支持选项更高安全
40B
Priority 流控或不能，表示优先级高低
Flowlabel 允许src和dst建立具有特殊属性的伪连接
Payloodlen并不是总len了
nexthdr指示扩展分组头，如果是最后一个则告诉tcp或tcp
- 拉火车一般指示后面的分组头，目前六种
- hopbyhop 指示挨个路由器检查的信息
- routing 必须经过的路由器
- fragmentation seq fragmentnum morefragment…
最大跳数
::192.1.1.1 表示v4地址
过渡方案
双栈，两套协议栈，主机根据DNS返回结果或对方版本号选择。路由器看版本
翻译，路由器可以翻译如NAT-64
隧道，把IPv6隧道进Ipv4里面传输，更有普适性？
路由器体系结构和关键技术
路由：建立端到端的路径
转发：确定next hop
难度在于：内存速度跟不上moore，性能要求（带宽增加）快于摩尔定律
结构发展
- 单总线单处理器
- 单总线多处理器，每个接口卡处理器来协调
- 交换结构+专用硬件
- 可扩展路由器
基本结构
- 多套网络接口
- 路由引擎，运行高层（路由）协议
- 路由表：被引擎更新，包含所有路由信息，承上起下
- 转发引擎，确定转发路径
- 内部交换，在接口和引擎间高速数据通路
两条路径 数据和控制
控制，进引擎再出
数据，关键路径，在内部交换后被转发：路由查找+内部交换
基本功能 正确转发的路由查找，正确传送的内部交换
查找算法 值入手，穷举，TCAM硬件查找
长度入手：Trie树 长度空间二分
线性链表太慢
二分Trie 最坏logN 储存效率低
路径压缩Trie，把单分支的节点压缩。
多分支 O（logN /K） 更新慢，空间浪费
大RAM的查找表 两级分别是16位，包含地址、下一层地址和下一条
区间二分查找 log2（2N）最多到logk（2N） 更新很慢
TCAM 速度快芯片贵功耗大更新慢 低地址前缀最长，一个周期精确查找
高速报文转发
虚拟输出队列（队头堵塞）》输入队列
Ch8 端到端访问和传输层 67 1
传输服务
消除网络层不可考，提供端到端的进程可靠，与网络无关的数据传送
传送实体
1~4层为传送服务提供，往上叫用户
TPDU 传送协议数据单元
原语
CS模式：listen connect send receive disconnect
对称（双方单独关闭）或者不对称（任何一方）的关闭连接
非对称数据丢失，对称两军问题（不存在安全N次握手释放对称连接）。一般用三次握手+定时器释放，即释放+定时
连接和释放，都是自己执行原语+对方包到达
Berkeley Sockets
对称释放连接，都调用close
服务程序：socket创建分配表空间，返回fp；bind赋予地址；listen分配数据空间；accept阻塞等待连接，有连接请求的时候创建新的套接字和fp，原来的继续等待
客户程序：socket创建分配表空间，返回fp；connect阻塞并尝试连接；
传送层寻址
传送层编址
即标识TSAP传送服务接入点，连接应用进程。互联网的TSAP为ip+本地端口
可能约好，也可能从目录、名称服务器（连接，查询名称，得到TSAP，释放）查询
进程服务器，帮助一些服务进程监听。多个端口监听，客户进程在某几个TSAP建立请求。如果没有服务进程，那进程服务器和用户连接帮助唤起服务进程。即简单应答一下请求，并帮助叫人。
连接管理
三次握手
- A发出序号X的CR TPDU
- B发出序号Y的CC TPDU，并ack X CR
- A发出序号X+1的data tpdu并确认Y CC
- 解决网络层丢失、重复等问题
缓存和流控
不可靠的缓存
每个连接单独缓存，一边重传。接收方随意。
固定大小，可变大小，通用缓存池
流控
用可变滑动窗口，即窗口大小根据接收方的缓存情况给出（协商）。应该周期性发TPDU。
TCP协议
字节流，端到端，连接，可靠
双方都套接字，作为TSAP，IP地址+端口。256被保留。点到点双工用两个套接字表示。不支持组播广播，消息边界不保留。
PUSH标记不缓存，强迫发送
URGENT紧急数据
按照字节分配序号
TPDU叫做SEGment
20B头+选项+数据；段不超过65535的IP数据包，不超过数据链路层的MTU，以太网1500MTU
滑动窗口，确认序号是接收方希望接受的下一个序号；
TCP头
头长度 4b，用几个word表示，包含option。
RST用来不可恢复的错误重置连接
SYN 连接建立指示 FIN释放连接指示
ECN explicit congestion notification显式拥塞通知时，ECE表示ECN Echo，让发送端放慢速度。发送端设置CWR给接收端表示已经放慢停止ECE
window size 从确认号开始可以再发多大字节流
checksum对TCP头 数据和伪头（addr+-+protocol+TCP段长）计算校验和
选项
三次握手建立
- 服务器listen+accept 开始监听
- 客户端connect 产生syn1 ack0 seq100的tcp segment
- 服务器检查服务进程
- 没有监听，回答RST重置连接
- 有监听，服务进程选择接受。SYN1 ack1（101） seq300接受。
- 客户方syn0 ack301 seq101 确认
服务机listen直接收到send，则去尝试SYN连接
SYNSENT后也在listen，收到SYN发送SYNACK到SYNRCVD
对称释放连接
双方都可以FIN释放，但是只是一方不再发送。所以FIN ACK共2对才能释放，可以中间既FIN又ACK而3段释放。可能会同时发送FIN，那么单独确认后关闭。
主动fin，进入finwait1。被对面ack自己的fin进入finwait2。常规。
主动fin在wait1时，同时收到对面fin，发送ack进入closing。等待ack即可timewait。
主动fin后被对面ack+fin，则自己应答ack进入timewait。
被动fin，发送ack进入close wait，等待自己发完。自己这边发完了就主动fin进入等待最后的last ack，等到对面ack就成功释放。
传送策略
在WIN0时候。紧急数据仍然可以发送，1字节端强迫接收端重新宣告ack和win叫做window probe窗口探测
- 发送方缓存数据等待大段发出
- 接收方期待捎带而非单独发
- Nagle 发一个字节，然后每次等到ack后发送全部
- Clark 解决傻窗口。应用层读一个造成window=1，至少多一点buffer再告诉发送方。比如一半buf或者最大段长
拥塞控制
原因：网络慢buffer大（拥塞窗口，慢启动，避免拥塞），快网络小buffer（随时window调整），按照最小值发送
慢启动
拥塞窗口congwin，初始值为最大段长MSS。先发最大段长，正确确认后拥塞窗口变为2个最大段长。被正确确认后加倍。直到超时or大于阈值threshold（64K）。也就是收到一个ack加一个段。
拥塞避免
大于阈值后线性增长，一个RTT周期增长一个段长。直到丢包超时。
如果超时则阈值阈值减半，窗口变为1个段长。开始慢启动
快速丢包超时——快速重传 超时or三个重复ack，直接认定超时。阈值减半窗口回1.
以上三个技术最早在Tahoe版本实现
快速恢复？？
TCP Reno会把当前的ssthresh的值设置为当前cwnd的一半，但是并不会回到slow start阶段，而是将cwnd设置为（更新后的）ssthresh+3MSS，之后cwnd呈线性增长。
有人说超时到慢启动，快速重传触发快速恢复。每接收到一个冗余的确认报文，cwnd就增加1MSS
快速回复再超时，慢启动。
非冗余ack，新ack，cwnd回到ssthresh开始拥塞避免
多用户竞争瓶颈链路带宽问题
有效性+公平性
M 与原点连线，A正规斜线？？
MIAD 不稳定（需要初始带宽相同，且…），震荡；不公平收敛，大带宽全要；有效性不收敛
AIAD 稳定在ad==ai；不公平收敛；不有效
MIMD 稳定，来回震荡；不公平收敛；有效收敛（系数符合）
AIMD 公平收敛 有效收敛，越来越靠近y=x
UDP协议
无连接，端到端
更快、简单、小头、没有拥塞。但是可能乱序丢失，每个都独立。用于流媒体（可以丢包但是速度延迟很重要）
其他应用：RIP发送路由信息 DNS SNMP（网关信息）
头
端口长度校验和
Ch9 网络应用 68 1
应用层
进程、线程通过os提供的IPC通信。不同主机则使用应用层协议通信。
用户代理user agent指的是用户和网络应用程序间的接口，如web浏览器，播放器
socket就是Internet API，两个进程读写socket通信。IP地址指明主机，端口指明进程。
TCP：email+smtp; remote terminal access+telnet; Web+Http; ftp; 流媒体+proprietary; remote file server+NFS;
UDP: 流媒体+proprietary; remote file server+NFS; Internet telephony+Skype； DNS
流媒体，远程文件服务器，网络电话
CS模型
请求——响应
服务器具备并发性，为每个客户建立进程or线程处理通信。一部分用于接受请求创建进程，另一部分负责实际处理和通信。可以同时使用tcpudp
域名服务 DNS
domain name service
小网络只需要查一个文件就可以对应主机和地址，但是大网络就不行
app调用解析器resolver，向本地域名服务器请求，以udp发送；本地域名服务器尝试解析，如果失败继续向上级域名服务器查询…直到解析完响应
名称空间
顶级域名由ICANN管理，over250个顶级域名，不断被划分成一棵树
顶级域名分为组织结构通用域名和地理结构国家地区两种，下面有子域名.
大小写无关，每部分最长63字符，整体最长255字符。是从底下向上到根节点。这样前面一样也并不会冲突。
新的细分域名（新域）要被上级的管理员认可。
DNS数据库
每个域都有一组关联的五元组资源记录，
域名——有关的资源记录
域名（可能有多个记录）；生存时间；type；class（IN表示internet）；value
- type
- SOA 名字管理员的电子邮件，域的基本信息
- A or AAAA quadA 主机名——主机地址
- MX name对应邮件服务器的hostname，通过@后面的地址找到邮箱服务器
- NS 域名——权威域名服务器（地址）名字，所在域和子域的名字服务器，用于域名查询处理。
- CNAME 规范名称别名——规范名称
DNS划分域名空间到很多zone，边界由人工设置。edu.cn 和 tsinghua.edu.cn为不同的zone，有各自的域名服务器。主和备份域名服务器，备份从主服务器获得信息。。。
多层DNS query example
查本地直接查，如果查外地。本地域名服务器联系根服务器（很强），然后逐渐往下联系。查询robot.cs.washington.edu
本地——根——edu——washington.edu–查英语系直接获得答案，计算机系需要再往下找到cs.washington.edu
本地不能返回部分答案，需要递归查询（负责到底）。根服务器返回部分答案给本地，迭代查询（我不知道，你问他吧）。
引入缓存 在本地域名服务器缓存一些常见的域名和IP，以及其权威域名服务器。不过缓存答案不一定及时更新（过期）
简单网络管理协议 SNMP
功能：性能、故障、配置、记账和安全管理。基于UDP
模型
被管理节点（主机路由器等网络设备）：运行snmp agent维护本地数据库，描述自己的状态历史等，影响运行。
管理工作站：运行manager 使用管理协议与代理通信，维护管理信息库
管理信息：每个站点用多个变量（对象object）描述自己的状态，组成MIB管理信息库
管理协议：用于manager查询修改被管理节点状态。被管理节点也可以向管理站产生trap报告
抽象语法表示法 ASN.1
MIB采用树形结构，根在最上面。在不同计算机之间的对象描述和传输。分为数据描述定义和传输语法定义
5数据类型
int bitstring octetstring（无符号字节） null object-identifier
任何标准中的对象都用对象命名树可以表示
比如tcp 1 3 6 1 2 1 6
构造新类型的方法：seq seq of (1type) set set of choice(union)
也可以通过标记新老的类型来创建新类型，四类标签…
传输语法 编码规则BER
标志符 + 数据长度域 + 数据域
标志符：2Tag|1type|5number 大于30的num第五位11111用后面字节表示
- 00 universal 01app 10 上下文特制 11private
- 0 primitive原始类型 1constructed
数据长度域
- <128 一个字节，高位0
- 更大时候第一字节高位1然后后面是表示长度的字节个数
数据域
int 直接二进制编码
bit str 头部第一个字节是最后不用的位数，比如0x07
octet不变
null 长度0 无数据
objident 命名树编码整数序列。前两个数用一个字节40a+b 如1361
编码为4 数据长度域 3 6 1
SMI和MIB
SNMP在ASN1上定义了4个宏和八个新数据类型来定义数据结构，叫做SMI
变量叫做object，相关对象叫group，group汇集成module
MIB包含十个组，管理站通过SNMP向站点agent查询这些对象的值
object属性：类型（名字）、语法（数据类型）、存取（access ro wo rw non）、状态（实现需要，比如必备实现，可以实现和废弃）
电子邮件SMTP协议
结构
用户代理（用户进程）——消息传输代理（邮件服务器，OS后台进程，从源发到目的端）——简单邮件传输协议SMTP
基本功能和进阶功能：
撰写、传输、报告、显示、处理
自动转发、自动回复、收件箱、抄送、加密、优先级、群发的mailing list比如students@cs.tsinghua.edu.cn
组成
MIME 多用途因特网邮件扩展 多媒体支持，转换为ascii流发送
- 信封：接收方信息，如名字地址，优先 安全
- 邮件消息
- 邮件头：用户代理的控制信息,比如from
- 邮件体：实际内容
X.400地址/C=US/SP=MASSACHUSETTS/L=CAMBRIDGE/PA=360 MEMORIAL DR./CN=KEN SMITH/
SMTP描述
- 25号端口，TCP连接
- 接收方是服务器，首先发送准备接受消息
- 客户发出Helo 消息，服务器回答Helo，开始传输
- 首先发出From 和 RCPT To，服务器分别确定收信人存在，表示可以继续发送
- 客户发送DATA，以CRLF.CRLF结尾，服务器可以确认
- 服务器也会发送邮件给客户，过程相同。然后释放TCP连接QUIT
消息以7bit ascii为单位，特殊串如结束符不允许出现，可以base64编码之后
持久连接
POP3 用户代理和邮箱不在同机器，使用pop3取回邮箱的信件。
IMAP 多个用户代理访问同样邮箱
PGP/PEM 加密email
WWW
模型
- Web页面
- URL表示地址：协议+对象地址（域名orIP）+路径名
- 对象object组成
- HTML+引用对象
- browser 访问网页的客户端
- MS IE
- Netscape Navigator
- Web服务器，储存web对象
- Apache
- Microsoft Internet Information Server
- 超文本传输协议HTTP
HTTP hyper text transfer protocol
TCP 80端口 cs模型，无状态协议不保存客户信息。
1.0 非持久连接 http1.0
1.1 持久连接
2.0 多路复用
3.0 HTTPoverQUIC
例子
建立连接——请求——响应一个页面——服务器关闭tcp——浏览器解析页面发现有十个引用的对象，再去请求对应的服务器
持久和非持久
非持久 HTTP1.0 服务器响应后马上关闭连接，每个obj取得至少两个RTT，都需要慢启动
持久 HTTP1.1 同一个TCP连接上，服务器解析请求响应，再解析新请求。客户端请求所有obj，较少RTT和慢启动。。
代理服务器缓存
web缓存如果有，直接返回。否则申请原服务器。有更小的延迟和减轻远端流量
文件传输FTP协议
tcp 21 cs模式，并行的tcp连接。
21端口用来控制，使用telnet。在protocol interpreter中
20端口传输数据，数据连接可以双向，不一定始终存在，单独的数据传输进程。
维护状态：当前目录、身份认证
常用协议集
体系结构
-
物理层
- SONET/SDH 光网络
链路层
- ATM
- 面向字符：PPP字符填充，多协议多功能，改进SLIP，不滑动 DDCMP BSC BM XBM ，SLIP字符填充 原始IP包 标记字符定界
- 面向bit：SDLC ASCCP HDLC（主、次、组合站，使用011111110定界 CRC校验 信息、监控、无序号帧） LAP LAPB（X.25，是HDLC子集）
MAC+LLC（HDLC）逻辑链路控制子层
802.3：1-坚持CSMACD 10Base5… 曼彻斯特
前导7字节10101010和一字节10101011
以太网 MTU（前导8）46+18~1500+14+4B
6字节地址 最短帧长大于2τ防止冲突
100BaseT4 25MHz 8B6T编码 每对33.3Mbps
10GE 只光纤 单模更好 不使用CSMACD 全双工
802.5 令牌环 需要延迟容纳令牌 重负载100% 曼彻斯特编码 物理层违例定界；源路由网桥指定Lan序列
FDDI 多模光纤 100M 4B5B编码 物理层违例定界 类似令牌环
DPT|RPR 城域网双环 SRP
802.11 WIFI——MACA（RTS+CTS 二进制指数后退） W确认，载波监听
收发器：csma等
交换机：隔离卡内冲突域，卡间并行无冲突
网桥：互联lan，转帧格式，隔离冲突域；
到根的最短路径为生成树，其他透明。
网络层
静态
- 洪泛 DIj
- 基于流量：剩余带包的导数
距离向量路由：无穷计算 水平分裂：从你学的不给你报告 Y失败
链路状态路由：Hello学地址，echo测开销；
- 包：自己、Seq、Age(TTL、邻居代价
- Onlogn 可能震荡
TCPIP
IPV6 1280B分组，主机分片；双栈、翻译（NAT64）、隧道
ICMP 报告错误和测试
ARP RARP：MAC IP
BOOTP 使用IP UDP，可以分配其他信息。可以转发到其他子网
CIDR 无类间域路由：解决ipv4不够，罪魁祸首B类——把剩余的C类分为大小可变的地址空间。
不给B，多给几块C。世界上四段连续C类，
域内IGP
RIP：UDP，距离向量；跳数为代价；30 180s
OSPF：链路状态 多种代价
分层路由：区域和主干0号区域。穿越主干。四类路由器：域内、多域、主干、边界
ISIS：链路状态
域间EGP：需要定义策略，而非性能
- BGP：TCP 路径向量（类似距离向量）
拥塞控制
- 开环：漏桶（字节计数）、令牌桶
- 虚电路：流说明、准入控制、资源预留
- 数据包子网：抑制、逐跳抑制
- 公平队列算法、加权公平队列——分组轮询到字节轮询
分片：出口重组or目的重组
路由器：网络接口、内部交换、转发引擎、路由表、路由引擎；完成路由查找 和 内部交换
传输层
- berkeley sockets 对称释放连接
- TCP
- 三次握手建立SYN，对称式关闭FIN（三次握手+定时）
- 20字节开头，满足MTU
- 可变窗口
- Nagle:1 + all + all改善发送 Clark改善window
- 不保证延迟和带宽
- UDP，不握手，只有len和check
应用层
- FTP 控制tcp21+数据tcp
- SNMP udp
- 性能、故障、配置、安全、记账
- 背管节点、工作站、管理信息MIB、管理协议SNMP
- ASN1抽象表示，构造新类型，SMI管理信息结构。obj-grp-mod 10grp
- obj：类型、语法、存取、状态
- 传输语法：BER规则
- 标志符 tag type tag，可以后延，最后一个首1
- 数据长度域：高位0直接写，高位1表示有多少字节
- 数据域：
- Int 二进制直接传
- bitstring 第一个串为最后不用的个数
- octet str直接传
- 命名树放编码，两个数合并40a+b
- WWW结构框架HTTP tcp
- Email：SMTP tcp
- 撰写、传输、报告、显示、处理
- 信封接收方 信头用户代理的控制信息 信体
- MIME多媒体扩展
- POP3 IMAP PGP PEM 给用户收件
- DNS udp
- 资源记录，type中A MX主机 NS CNAME SOA
- ICANN管理顶级域名
- 递归负责到底，迭代你问问它，本地服务器负责到底
- Telnet tcp