一、计算机网络概述
1.1 计算机网络的分类
按照网络的作用范围：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）；
按照网络使用者：公用网络、专用网络。
TCP/IP四层模型与OSI体系结构对比：
1.4 计算机网络的性能指标
速率：bps=bit/s 时延：发送时延、传播时延、排队时延、处理时延 往返时间RTT：数据报文在端到端通信中的来回一次的时间。
二、物理层
物理层的作用：连接不同的物理设备，传输比特流。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
物理层设备：
中继器【Repeater，也叫放大器】：同一局域网的再生信号；两端口的网段必须同一协议；5-4-3规程： 10BASE-5以太网中，最多串联4个中继器，5段中只能有3个连接主机；集线器：同一局域网的再生、放大信号（多端口的中继器）；半双工，不能隔离冲突域也不能隔离广播域。信道的基本概念：信道是往一个方向传输信息的媒体，一条通信电路包含一个发送信道和一个接受信道。
单工通信信道：只能一个方向通信，没有反方向反馈的信道；半双工通信信道：双方都可以发送和接受信息，但不能同时发送也不能同时接收；全双工通信信道：双方都可以同时发送和接收。三、数据链路层
3.1 数据链路层概述
数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
有关数据链路层的重要知识点：
数据链路层为网络层提供可靠的数据传输；基本数据单位为帧；主要的协议：以太网协议；两个重要设备名称：网桥和交换机。封装成帧：“帧”是数据链路层数据的基本单位：
透明传输：“透明”是指即使控制字符在帧数据中，但是要当做不存在去处理。即在控制字符前加上转义字符ESC。
3.2 数据链路层的差错监测
差错检测：奇偶校验码、循环冗余校验码CRC
奇偶校验码–局限性：当出错两位时，检测不到错误。循环冗余检验码：根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码。3.3 最大传输单元MTU
最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit)，数据链路层的数据帧不是无限大的，数据帧长度受MTU限制.
路径MTU：由链路中MTU的最小值决定。
以太网协议：是一种使用广泛的局域网技术，是一种应用于数据链路层的协议，使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输：
局域网分类：
Ethernet以太网IEEE802.3：
网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。
路由器相关协议
IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络；并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。
其中，版本指IP协议的版本，占4位，如IPv4和IPv6；首部位长度表示IP首部长度，占4位，最大数值位15；总长度表示IP数据报总长度，占16位，最大数值位65535；TTL表示IP数据报文在网络中的寿命，占8位；协议表明IP数据所携带的具体数据是什么协议的，如TCP、UDP。
ARP 是即插即用的，一个ARP表是自动建立的，不需要系统管理员来配置。
4.6 ICMP协议详解
网际控制报文协议（Internet Control Message Protocol），可以报告错误信息或者异常情况，ICMP报文封装在IP数据报当中。
ICMP协议的应用：
Ping应用：网络故障的排查；Traceroute应用：可以探测IP数据报在网络中走过的路径。4.7网络层的路由概述
关于路由算法的要求：正确的完整的、在计算上应该尽可能是简单的、可以适应网络中的变化、稳定的公平的。
自治系统AS： 指处于一个管理机构下的网络设备群，AS内部网络自治管理，对外提供一个或多个出入口，其中自治系统内部的路由协议为内部网关协议，如RIP、OSPF等；自治系统外部的路由协议为外部网关协议，如BGP。
静态路由： 人工配置，难度和复杂度高；
动态路由：
链路状态路由选择算法LS：向所有隔壁路由发送信息收敛快；全局式路由选择算法，每个路由器计算路由时，需构建整个网络拓扑图；利用Dijkstra算法求源端到目的端网络的最短路径；Dijkstra(迪杰斯特拉)算法距离-向量路由选择算法DV：向所有隔壁路由发送信息收敛慢、会存在回路；基础是Bellman-Ford方程（简称B-F方程）；4.8 内部网关路由协议之RIP协议
路由信息协议 RIP(Routing Information Protocol)【应用层】，基于距离-向量的路由选择算法，较小的AS（自治系统），适合小型网络；RIP报文，封装进UDP数据报。
RIP协议特性：
RIP在度量路径时采用的是跳数（每个路由器维护自身到其他每个路由器的距离记录）；RIP的费用定义在源路由器和目的子网之间；RIP被限制的网络直径不超过15跳；和隔壁交换所有的信息，30主动一次（广播）。4.9 内部网关路由协议之OSPF协议
开放最短路径优先协议 OSPF(Open Shortest Path First)【网络层】，基于链路状态的路由选择算法（即Dijkstra算法），较大规模的AS ，适合大型网络，直接封装在IP数据报传输。
OSPF协议优点：
安全；支持多条相同费用路径；支持区别化费用度量；支持单播路由和多播路由；分层路由。RIP与OSPF的对比（路由算法决定其性质）：
4.10外部网关路由协议之BGP协议
BGP（Border Gateway Protocol）边际网关协议【应用层】：是运行在AS之间的一种协议,寻找一条好路由：首次交换全部信息，以后只交换变化的部分,BGP封装进TCP报文段.
五、传输层
第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。
5.1 UDP协议详解
UDP(User Datagram Protocol: 用户数据报协议)，是一个非常简单的协议，
UDP协议的特点：
UDP是无连接协议；UDP不能保证可靠的交付数据；UDP是面向报文传输的；UDP没有拥塞控制；UDP首部开销很小。UDP数据报结构：
首部:8B，四字段/2B【源端口 | 目的端口 | UDP长度 | 校验和】 数据字段：应用数据
5.2 TCP协议详解
TCP(Transmission Control Protocol: 传输控制协议)，是计算机网络中非常复杂的一个协议。
TCP协议的功能：
对应用层报文进行分段和重组；面向应用层实现复用与分解；实现端到端的流量控制；拥塞控制；传输层寻址；对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分都检错）；实现进程间的端到端可靠数据传输控制。TCP协议的特点：
TCP是面向连接的协议；TCP是面向字节流的协议；TCP的一个连接有两端，即点对点通信；TCP提供可靠的传输服务；TCP协议提供全双工通信（每条TCP连接只能一对一）；5.2.1 TCP报文段结构：
最大报文段长度：报文段中封装的应用层数据的最大长度。
TCP首部：
5.3 可靠传输的基本原理
基本原理：
不可靠传输信道在数据传输中可能发生的情况：比特差错、乱序、重传、丢失基于不可靠信道实现可靠数据传输采取的措施：差错检测：利用编码实现数据包传输过程中的比特差错检测 确认：接收方向发送方反馈接收状态 重传：发送方重新发送接收方没有正确接收的数据 序号：确保数据按序提交 计时器：解决数据丢失问题；
停止等待协议：是最简单的可靠传输协议，但是该协议对信道的利用率不高。
连续ARQ(Automatic Repeat reQuest：自动重传请求)协议：滑动窗口 累计确认，大幅提高了信道的利用率。
5.3.1TCP协议的可靠传输
基于连续ARQ协议，在某些情况下，重传的效率并不高，会重复传输部分已经成功接收的字节。
5.3.2 TCP协议的流量控制
流量控制：让发送方发送速率不要太快，TCP协议使用滑动窗口实现流量控制。
5.4 TCP协议的拥塞控制
拥塞控制与流量控制的区别：流量控制考虑点对点的通信量的控制，而拥塞控制考虑整个网络，是全局性的考虑。拥塞控制的方法：慢启动算法 拥塞避免算法。
慢开始和拥塞避免：
快重传和快恢复：
5.5 TCP连接的三次握手（重要）
TCP三次握手使用指令：
面试常客：为什么需要三次握手？
第一次握手：客户发送请求，此时服务器知道客户能发；第二次握手：服务器发送确认，此时客户知道服务器能发能收；第三次握手：客户发送确认，此时服务器知道客户能收。建立连接（三次握手）：
第一次：客户向服务器发送连接请求段，建立连接请求控制段（SYN=1），表示传输的报文段的第一个数据字节的序列号是x，此序列号代表整个报文段的序号（seq=x）；客户端进入 SYN_SEND （同步发送状态）；
第二次：服务器发回确认报文段，同意建立新连接的确认段（SYN=1），确认序号字段有效（ACK=1），服务器告诉客户端报文段序号是y（seq=y），表示服务器已经收到客户端序号为x的报文段，准备接受客户端序列号为x 1的报文段（ack_seq=x 1）；服务器由LISTEN进入SYN_RCVD （同步收到状态）;
第三次:客户对服务器的同一连接进行确认.确认序号字段有效(ACK=1),客户此次的报文段的序列号是x 1(seq=x 1),客户期望接受服务器序列号为y 1的报文段(ack_seq=y 1);当客户发送ack时，客户端进入ESTABLISHED 状态;当服务收到客户发送的ack后，也进入ESTABLISHED状态;第三次握手可携带数据;
5.6 TCP连接的四次挥手（重要）
释放连接（四次挥手）
第一次：客户向服务器发送释放连接报文段，发送端数据发送完毕，请求释放连接（FIN=1），传输的第一个数据字节的序号是x（seq=x）；客户端状态由ESTABLISHED进入FIN_WAIT_1（终止等待1状态）；
第二次：服务器向客户发送确认段，确认字号段有效（ACK=1），服务器传输的数据序号是y（seq=y），服务器期望接收客户数据序号为x 1（ack_seq=x 1）;服务器状态由ESTABLISHED进入CLOSE_WAIT（关闭等待）； 客户端收到ACK段后，由FIN_WAIT_1进入FIN_WAIT_2；
第三次:服务器向客户发送释放连接报文段，请求释放连接（FIN=1），确认字号段有效（ACK=1），表示服务器期望接收客户数据序号为x 1（ack_seq=x 1）;表示自己传输的第一个字节序号是y 1（seq=y 1）；服务器状态由CLOSE_WAIT 进入 LAST_ACK （最后确认状态）；
第四次：客户向服务器发送确认段，确认字号段有效（ACK=1），表示客户传输的数据序号是x 1（seq=x 1），表示客户期望接收服务器数据序号为y 1 1（ack_seq=y 1 1）；客户端状态由FIN_WAIT_2进入TIME_WAIT，等待2MSL时间，进入CLOSED状态；服务器在收到最后一次ACK后，由LAST_ACK进入CLOSED；
为什么需要等待2MSL?
最后一个报文没有确认；确保发送方的ACK可以到达接收方；2MSL时间内没有收到，则接收方会重发；确保当前连接的所有报文都已经过期。六、应用层
为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。 应用层重点：
域名解析的顺序：
6.3 HTTP协议详解
文件传输协议（FTP）：控制连接（端口21）：传输控制信息（连接、传输请求），以7位ASCII码的格式。整个会话期间一直打开。
HTTP（HyperText Transfer Protocol:超文本传输协议）【TCP，端口80】：是可靠的数据传输协议，浏览器向服务器发收报文前，先建立TCP连接，HTTP使用TCP连接方式（HTTP自身无连接）。
HTTP请求报文方式：
6.3.1 HTTP工作的结构
6.3.2 HTTPS协议详解
HTTPS(Secure)是安全的HTTP协议，端口号443。基于HTTP协议，通过SSL或TLS提供加密处理数据、验证对方身份以及数据完整性保护。
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