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TCPIP详解 卷一 笔记

归档日期:08-11       文本归类:帧控制字段      文章编辑:爱尚语录

  物理层:指定连接器、数据速率和如何在某些介质上进行编码。本层也描述低层的差错检测和纠正、频率分配。

  链路层:指定经过单一链路通信的方法,包括多个系统共享同一介质时的“介质访问”控制协议。本层通常包括差错检测和链路层地址格式。

  网络层:指定经过潜在不同类型链路层网络的多跳通信方法。对于分组网络,它描述了抽象的分组格式和标准的编址结构。传输层:指定运行在相同计算机系统中多个程序之间的连接或关联的方法。如果在其他地方没有实现,本层可能实现可靠的传递。

  会话层:指定由多个连接组成一个通信绘画的方法。它可能包括关闭连接、重启连接和检查点进程。

  表示层:指定针对应用的数据表示格式和转换规则的方法。典型的例子如字符从EBCDIC转换为ASCⅡ码

  链路层(辅助):用于网络层到基于多接入链路层网络的链路层的地址映射的非正式的“层”。例如ARP。

  网络层(辅助):协助完成网络层设置、管理和安全的非正式的“层”。ICMP、IGMP、IPsec传输层:提供在抽象的、由应用管理的“端口”直接的数据交换。可能包括差错和流量控制。TCP、UDP、SCTP、DCCP

  ②全0的块可以省略,并用::代替,但为避免歧义,一个IPv6地址中只能用一次:: 。

  ④IPv6地址的低32位通常用IPv4的表示方法。被称为“IPv4兼容的IPv6地址”(用于过渡)。例如:::1.2.240.1

  ②::只能用于影响最大的地方(压缩最多0)。但并不只针对16位的块,如果多个块中包含等长度的0,顺序靠前的块替换为::。

  最初的时候,每个单播IP地址有一个网络部分,用于识别接口使用的IP地址在哪个网络中可被发现;还有一个主机地址,识别网络部分给出的网络中的特定主机。

  在一个站点接入Internet 后为其分配一个网络号,然后由站点的管理员进一步划分本地的子网数。

  子网寻址为IP地址结构增加了一个额外部分,但没有为地址增加长度。因此,一个站点管理员可以在子网数和每个子网中预期的主机数之间折中。提高了灵活性。

  由一台主机或路由器使用的分配位,确定如果从一个IP地址中获得网络和子网信息。

  冲突检测:如果其他站刚好正在同时发送,重叠的电信号被检测为一次冲突。冲突发生时,每个站等待一个随机时间,然后重发。如果在尝试一定次数(传统以太网16次)后还是冲突,表示超时。

  Preamble(前导码):用于接收方与发送方的同步,7个字节,每个字节的值固定为0xAA。

  如果传输出去的目标地址第一位是0,则表示这是一个普通地址;如果是1, 则表示这是一个组地址。

  通常一个基础的以太网帧长为1518字节,但是更多的新标准把这个值扩展为2000字节。

  当数据主体小于48字节时,会添加pad字段。选取最小长度是出于冲突检测的考虑(CSMA/CD)。而数据字段最大长度为1502字节。

  最小的帧是64字节,此时数据区长度最小是48字节。如果有效载荷实在很小,填充字节(0)到尾部保证达到最小长度。

  传统以太网的最大帧长度为:1518字节(包括4字节CRC,14字节头部)。因为MTU的大小限制为1500字节。

  硬件交换的帧需要使用正确的硬件地址,定位到正确的接口,否则无法传输。而传统IPv4网需要使用IPv4地址。

  从一台主机将一个帧发送到另一台主机,仅仅知道这台主机的IP地址是不够的。还需要知道主机在网络中的有效硬件地址。

  ARP仅用于IPv4。IPv6用的是邻居发现协议,它被合并进ICMPv6。

  如果10.0.0.1是一个远程地址,TCP尝试向远程主机发送一个连接请求(15章细讲)。

  如果地址10.0.0.1与发送主机有相同的网络前缀(子网号),数据报可以直接发送到该地址,不用经过任何路由器。

  在一个共享的链路层网段上,ARP向所有主机发送一个称为ARP请求的以太网络帧。让地址为10.0.0.1的,回应它的MAC地址。

  同一广播域的所有系统都可以收到ARP请求,不管他们支不支持或者用的是IPv6。但不包括位于不同VLAN中的系统,即使支持。

  发送方收到ARP的应答后,开始发送数据。发送方将数据报封装在以太网帧中,直接发送到目的主机,用的是MAC地址。这时其他路由器或主机不会收到。并不需要经过路由器。

  确定IP数据报中数据部分实际从哪里开始,包含可变数量的选项。若IP数据报没有包含选项,则IP数据报首部长度为20字节。

  更好地服务不同类型IP数据报(如实时数据报IP电话应用、非实时通信流FTP),Cisco将TOS前3位标识不同服务等级,即优先级。

  每次数据报经过一台路由器时,该字段的值减1,若TTL字段减为0,则丢弃该数据报,从而确保数据报不会永远在网络循环。

  该字段用于指明IP数据报的数据部分应该交给哪个传输层协议(6为TCP、17为UDP)。

  只是对IP首部进行检验,对整个TCP/UDP报文段检验交由TCP/UDP完成。将首部中的每两个字节当作一个数,用反码运算对这些数求和,该和按1补码值存放在检查和字段。当路由器收到IP数据报时,计算其首部检查和,与该字段值比较,若出错则丢弃该数据报。

  选项字段允许IP首部被扩展,由此导致数据报首部长度可变,故不能预先确定数据字段从何开始,同时也使路由器处理一个IP数据报所需时间差异很大(有的要处理选项,有的不需要)。

  当使用TCP/UDP协议时,数据即为传输层报文段(TCP/UDP)。数据字段也可承载其他类型数据,如ICMP报文段。

  虽然说最多是65515bytes,但多数链路层不能携带这么大的数据,需要分片。

  使得源节点和路由器能够识别IPv6信息包的优先级。与IPv4服务类型TOS字段含义类似。

  标记那些需要IPv6路由器特殊处理(如一种非默认服务质量或实时服务)的信息包顺序。

  定长40字节数据报首部后面的字节数量,包括扩展报头和负载数据,即数据报长度-40。

  当IPv6没有扩展报头时,该字段的作用和IPv4的上层协议字段一样。当含有扩展报头时,该字段的值即为第一个扩展报头的类型。

  当数据报到达目的地时,该有效载荷就从IP数据报移出,并交给下一个首部字段中指定的协议。

  ①如果目的地是直接相连的主机或共享网络。IP数据报直接发送到目的地,不需要或不使用路由器。

  ②否则,主机将数据报发送到一台路由器(默认路由器),由该路由器将数据报交付到目的地。

  主机和路由器处理IP数据报的区别在于:主机不转发那些不是由它生成的数据报,但路由器会。

  IP层包括一些位于内存中的信息,通常称为路由表或转发表,每次转发一个数据报时,需要从中查找信息。

  掩码:一个32bits的字段,与上面的IP进行按位与操作,结果和转发表条目中的多个目的地进行比较。

  配置信息用于为系统指定本地名称,以及为接口指定标识符(如IP地址),还用于提供或使用各种网络服务。

  包过滤防火墙:能够丢弃或转发数据包头中符合(或者不符合)特定标准的数据包。

  代理防火墙:这种防火墙通过一种代理(Proxy)技术参与到一个TCP连接的全过程。从内部发出的数据包经过这样的防火墙处理后,就好像是源于防火墙外部网卡一样,从而可以达到隐藏内部网结构的作用。这种类型的防火墙被网络安全专家和媒体公认为是最安全的防火墙。

  第08章 ICMPv4 和 ICMPv6:Internet控制报文协议

  IP协议本身没有为终端系统提供直接的方法来发现那些发送失败的数据包。为此有ICMP协议。

  ICMP通常被认为是IP层的一部分,需要在所有IP实现中存在。它既不是一个网络层协议,也不是一个传输层协议,而是位于两者之间。

  ICMP不为IP网络提供可靠性,它仅仅表明了某些类别的故障和配置信息。最常见的丢包并不会触发任何ICMP信息。

  数据分组交付至多个目的地:如互动式会议、邮件等需要将信息交付多个收件方的应用。

  一个IPv4最大长度是65535字节,去掉20字节不带选项的IPv4头部和一个8字节的UDP头部,UDP用户数据的最大字节为65507。

  互联网支持使用主机名称(host names)来识别包括客户机和服务器在内的主机。

  最普遍、最重要的名称解析是一种采用分布式数据库系统,即DNS(域名系统)。

  DNS是一个分布式的 客户机/服务器 网络数据库,TCP/IP应用程序用它来完成主机名称和IP地址间的映射(反之亦然)。

  分布式:互联网中没有单独的一个站点,可以知道所有的信息。每个站点维护自己的信息数据库,并运行一个服务器程序供互联网上的其他系统查询。

  树的最高层是所谓的顶级域名(TLD):包括通用顶级域名(gTLD)、国家代码顶级域名(ccTLD)、国际化国家代码顶级域名(IDN ccTLD)、以及历史原因存在的基础设施顶级域名(infrastructure TLD)。

  一台名为A.HOME的笔记本电脑,在DNS服务器GW.HOME附近。HOME是私有的,互联网不知道它的存在。想要连接主机。

  TCP会将要发送的字节流,转换成一组IP可携带的分组,称为组包。分组包里包含序号。这允许分组在传送中大小是可变的,并且允许他们重新组合。

  当TCP发送一组报文段时,会设置一个重传计时器,等待对方的确认接收。TCP不会为每个报文段都设置一个不同的计时器。发送一个窗口的数据,只设置一个计时器。当ACK到达时再更新超时。

  如果失序发生在反向链路(即ACK回传),就会使得TCP发送端口快速前移,接着又可能收到一些显然重复而应被丢弃的ACK。这种情况下会导致发送端出现不必要的流量突发(即瞬时的高速发送),影响网络可用带宽。

  如果失序发生在正向链路,TCP可能无法正确识别失序和丢包。当失序程度不是很大,这种情况可用迅速得到处理。当出现严重失序时,TCP会误认为数据已经丢失。

  批量数据段通常较大(1500字节或更大),而交互式数据段会比较小(几十字节的用户数据)。

  对于ssh,如果用IPv4,一次键会产生88字节大小的包(20字节IP头,20字节TCP头,48字节数据)。这些小包会造成相当高的网络传输代价。对广域网来说可能会加重拥塞,严重影响网络性能。为此提出Nagle算法。

  Nagle算法要求,当一个TCP连接中有在传数据(即已发送、未确认数据),小的报文段(长度小于SMSS)就不能被发送,直到所有的在传数据收到ACK。并且收到ACK后,TCP会收集这些小数据,将其整合到一个报文段中发送。

  有些情况下并不适用Nagle算法,例如要求时延尽量小的应用。如网络游戏,人物的动作需要及时地传送,远程控制中键鼠操作需要及时送达和得到快速反馈。

  ②打开:窗口右边界右移,可发送数据量增大。当ACK时,确认数据得到处理,接收端可用缓存变大时发生,窗口也变大。

  路由器因为无法处理高速率到达的流量(接收速率大于发送速率),而被迫丢弃数据信息的现象。

  防止网络因为大规模的通信负载而瘫痪。基本方法是当有理由认为网络即将进入拥塞状态(或者已经有由于拥塞而出现路由器丢包情况)时,减缓TCP传输。

  TCP拥塞控制的难点:判断什么时候需要减缓和如何减缓TCP传输、什么时候恢复其原有速度。

  典型的TCP:用丢包作为判断拥塞发生与否的指标,衡量是否实施相应的措施。

  如果TCP连接的双方都不向对方发送数据,那么TCP连接两端就不会有任何数据交换。(理论上,中间路由器可用崩溃重启、数据线可用断开再连接,只要两端主机没有重启或换IP,连接状态会一直保持)。

  服务器应用程序希望知道客户主机是否崩溃或离开,从而决定是否为客户绑定资源。利用TCP的保活功能,来探测离开的主机。

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