147个笔记
◆ 1.1 计算机网络在信息时代中的作用
。电信网络的用户可得到电话、电报及传真等服务。有线电视网络的用户能够观看各种电视节目。计算机网络则可使用户能够迅速传送数据文件，以及从网络上查找并获取各种有用资料，包括图像和视频文件
◆ 1.2 因特网概述
路由器是一种特殊的计算机，它的任务是连接不同的网络，而不是进行通信和信息处理。
◆ 大小写Internet和internet的区别
小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。
大写字母I开始的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。
◆ 个人用户无法获取ip 只能去购买isp授予的ip
任何机构和个人只要向ISP交纳规定的费用，就可从ISP得到所需的IP地址，并通过该ISP接入到因特网。
现在的因特网已不是某个单个组织所拥有而是全世界无数大大小小的ISP所共同拥有。图1-3说明了用户要通过ISP才能连接到因特网。
在1994年开始创建了四个网络接入点NAP（Network Access Point），分别由四个电信公司经营。
NAP用来交换因特网上的流量。在NAP中安装有性能很好的交换设施（例如，使用ATM交换技术）
当主机A和另一台主机B通过因特网进行通信时，实际上也就是它们通过许多中间的ISP进行通信。
一旦某个用户能够接入到因特网，那么他就能够成为一个ISP
◆ 主机也可能是isp 但需要有一些硬件配置
他需要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设备，让其他用户能够和他相连接。
◆ 分享的重要性
所有的因特网标准都是以RFC的形式在因特网上发表。RFC（Request For Comments）的意思是“请求评论”。所有的RFC文档都可从因特网上免费下载（http://www.ietf.org/rfc.html）。但应注意，并非所有的RFC文档都是因特网标准，只有一小部分RFC文档最后才能变成因特网标准。
所有的因特网标准都是以RFC的形式在因特网上发表。RFC（Request For Comments）的意思是“请求评论”。所有的RFC文档都可从因特网上免费下载（http://www.ietf.org/rfc.html）。但应注意，并非所有的RFC文档都是因特网标准，只有一小部分RFC文档最后才能变成因特网标准。
◆ 1.3 因特网的组成
主机A和主机B进行通信”，实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。由于“进程”就是“运行着的程序”，因此这也就是指：“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信
在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关
被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
只要两台主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。这时，双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。因此这种工作方式也称为P2P文件共享
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一台主机既是客户同时又是服务器
对等连接工作方式可支持大量对等用户（如上百万个）同时工作。现在很流行的BT或电驴（emule）都使用了P2P的工作方式。
路由器是实现分组交换（packet switching）的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能
电话用户到所连接的市话交换机的连接线路，是用户专用的线路，而对交换机之间拥有大量话路的中继线则是许多用户共享的
在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
已被用户占用的通信线路在绝大部分时间里都是空闲的。例如，当用户阅读终端屏幕上的信息或用键
通常我们把要发送的整块数据称为一个报文（message）。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，例如，每个数据段为1024bit。在每一个数据段前面，加上一些由必要的控制信息组成的首部（header）后，就构成了一个分组（packet）。分组又称为“包”
主机不仅传输还有信息处理
因特网的核心部分常采用网状拓扑结构，使得当发生网络拥塞或少数结点、链路出现故障时，路由器可灵活地改变转发路由而不致引起通信的中断或全网的瘫痪。
◆ 1.7 计算机网络体系结构
五层协议的体系结构由应用层、运输层、网络层（或网际层）、数据链路层和物理层
组成。运输层最重要的协议是TCP和UDP协议，而网络层最重要的协议是IP协议。
◆ 2.1 物理层的基本概念
物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。
数据在计算机中多采用并行传输方式。但数据在通信线路上的传输方式一般都是串行传输
因此物理层还要完成传输方式的转换。
◆ 2.2 数据通信的基础知识
没有初始节点的线段
信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信，又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
都可以发送但是不能同时发送
双向交替通信
双向交替通信，又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。
双向同时通信，又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分。
把信号的波形进行某些变化，使它能够更好地在特定的信道中传输”就行了。
◆ 2.3 物理层下面的传输媒体
在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输
为了提高双绞线抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层。这就是屏蔽双绞线
◆ 3.1 使用点对点信道的数据链路层
数据链路（data link）则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输（这将在后面几节讨论）。若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路
现在最常用的方法是使用网络适配器
适配器都包括了数据链路层和物理层这两层的功能。
通常将网络适配器简称为网卡
数据链路层的协议数据单元——帧。
◆ 第4章 网络层
网络层是计算机网络中最关键的一层，一定要深入掌握以下一些最重要的内容：
（1）虚拟互连网络的概念；
（2）IP地址与物理地址的关系；
（3）传统的分类的IP地址（包括子网掩码）和无分类域间路由选择CIDR；
4）路由选择协议的工作原理。
◆ 4.1 网络层的重要概念
倒不如让因特网不提供可靠传输服务，而把提供可靠传输服务的责任交给有智能的主机，让主机中的运输层用TCP协议来保证可靠传输。
网络在发送分组时不需要先建立连接，每一个分组（也就是IP数据报）独立发送，与其前后
在讨论网际协议IP之前，必须了解什么是虚拟互连网络。
由于参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议IP（Internet Protocol）, 因此可以把互连以后的计算机网络看成如图4-3(b)所示的一个虚拟互连网络（
它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络从网络层上看起来好像是一个统一的网络。这种使用IP协议的虚拟互连网络可简称为IP网
IP地址就是给因特网上的每一台主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位的标识符
IP地址并不仅仅指明一台主机，还指明了主机所连接到的网络。当一台主机连接到另一个网络上时，它的IP地址肯定要改变。
MAC地址仅仅指明一台主机，与该主机所连接的网络毫无关系。
物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（称IP地址是逻辑地址是因为IP地址是用软件实现的）
在发送数据时，数据从高层下到低层，然后才到通信链路上传输。使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层，就被封装成MAC帧了。
连接在通信链路上的设备（主机或路由器）在接收MAC帧时，其根据是MAC帧首部中的硬件地址。在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。只有在剥去MAC帧的首部和尾部后把MAC层的数据上交给网络层后，
网络层才能在IP数据报的首部中找到
源IP地址和目的IP地址。
IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。
当IP数据报放入数据链路层的MAC帧中以后，整个的IP数据报就成为MAC帧的数据，因而在数据链路层看不见数据报的IP地址。
在它的首部中的源地址和目的地址始终分别是IP1和IP2
MAC帧在不同网络上传送时，其MAC帧首部中的源地址和目的地址要发生变化
◆ 4.2 网际协议IP
ip数据报包含首部和数据 两部分 首部包含一个固定长度的内容 有20字节没四个字节属于一个部分 没个部分都包含了一定的信息 有版本 原地址 目的地址等
IP数据报
什么情况下IP数据报需要进行分片呢？一种情况是当数据报长度超过网络所容许的最大传送单元MTU时，而另一种情况是当IP数据报的长度超过主机或路由器所能处理的极限时（显然，这个数值大于576字节）。当必须把过长的数据报进行分片传送时（
◆ 4.3 地址解析协议ARP
主机A要向本局域网上的某台主机B发送IP数据报时，就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP地址。如有，就在ARP高速缓存中查出其对应的硬件地址，再把这个硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网把该MAC帧发往此硬件地址。
也有可能查不到主机B的IP地址的项目。这可能是主机B才入网，也可能是主机A刚刚加电，其高速缓存还是空的。在这种情况下，主机A就自动运行ARP, 然后按以下步骤找出主机B的硬件地址。
ARP用来解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
◆ 5.1 运输层协议概述
只有主机的协议栈才有运输层，而网络核心部分中的路由器在转发分组时都只用到下三层的功能。
IP协议虽然能把分组送到目的主机，但是这个分组还停留在主机的网络层而没有交付主机中的应用进程。从运输层的角度看，通信的真正端点并不是主机而是主机中的进程。
这表明运输层有一个很重要的功能——复用（multiplexing）和分用（demultiplexing）。这里的“复用”是指在发送方不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议传送数据（当然需要加上适当的首部）；而“分用”是指接收方的运输层在剥去报文的首部后能够把这些数据正确交付到目的应用进程
网络层为主机之间提供逻辑通信，而运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（见图5-2）
运输层需要有两种不同的运输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP，这两种协议就是本章要讨论的主要内容。
运输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条全双工通信的可靠信道。当运输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道仍然是一条不可靠信道。
不建立连接 不进行连接上的确认和回复
UDP在传送数据之前不需要先建立连接。远地主机的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP却是一种最有效的工作方式。
UDP在传送数据之前不需要先建立连接。远地主机的运输层在收到UDP报文后，不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付，但在某些情况下UDP却是一种最有效的工作方式。
可靠的交付
TCP则提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。
TCP则提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接
应用层所有的应用进程都可以通过运输层再传送到IP层，这就是复用。运输层从IP层收到数据后必须交付指明的应用进程。这就是分用
不一定要知道这个服务器功能是由目的主机上的哪个进程实现的）。
解决这个问题的方法是，在运输层使用协议端口号（protocol port number），或通常简称为端口（port）。
口号只具有本地意义，它只是为了标志本计算机应用层中的各个进程在和运输层交互时的层间接口。
因特网上的计算机通信采用客户-服务器方式。客户在发起通信请求时，必须先知道对方服务器的IP地址和端口号。因此运输层的端口号共分为下面的两大类。
有具体的规定 便于使用
服务器端使用的端口号
这些数值可在网址www.iana.org中查到
临时决定使用 不固定
客户端使用的端口号
这类端口号是留给客户进程选择暂时使用的
◆ 5.2 用户数据报协议UDP
不拆成分组 直接以报文传给下一层
UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。
应用程序必须选择合适大小的报文。若报文太长，UDP把它交给IP层后，IP层在传送时可能要进行分片，这会降低IP层的效率。反之，若报文太短，UDP把它交付IP层后，会使IP数据报的首部的相对长度太大，这也降低了IP层的效率。
◆ 5.3 传输控制协议TCP概述
使用TCP协议之前，必须先建立TCP连接。在传送数据完毕后，必须释放已经建立的TCP连接。
面向字节流
进程一次只发来一个字节，TCP也可以等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。
TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点
◆ 5.4 可靠传输的工作原理
TCP发送的报文段是交给IP层传送的。但IP层只能提供尽最大努力服务。也就是说，TCP下面的网络所提供的是不可靠的传输。因此，TCP必须采用适当的措施才能使得两个运输层之间的通信变得可靠。
我们可以使用一些可靠传输协议，当出现差错时让发送方重传出现差错的数据，同时在接收方来不及处理收到的数据时，及时告诉发送方适当降低发送数据的速度
停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。
A只要超过了一段时间仍然没有收到对方的确认，就认为刚才发送的分组出错或丢失了，因而重传前面已发送过的分组。这就叫做超时重传。
就要在每发送完一个分组设置一个超时计时器。
1
A在发送完一个分组后，必须暂时保留已发送的分组的副本
- 分组和确认分组都必须进行编号。这样才能明确是哪一个发送出去的分组收到了确认，而哪一个分组还没有收到确认
超时计时器设置的重传时间应比分组传输的平均往返时间更长一些
使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。
像上述的这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ（Automatic Repeat reQuest）
◆ 5.5 TCP报文段的首部格式
TCP虽然是面向字节流的，但TCP传送的数据单元却是报文段。一个TCP报文段分为首部和数据两部分，而TCP的全部功能都体现在它首部中各字段的作用上
◆ 5.6 滑动窗口机制
每一方都有两个窗口：发送窗口和接收窗口。因此TCP连接的双方共有四个窗口。在进行全双工通信时，这四个窗口的大小都在变化。
凡是已经发送过的数据，在未收到B的确认之前，A都必须暂时保留，以便在超时重传时使用。
A的发送窗口大小是由B确定的。发送窗口里面的序号表示允许A发送的序号。显然，窗口越大，A（发送方）就可以在收到对方确认之前连续发送更多的数据，因而可能获得更高的传输效率。但B（接收方）必须来得及处理这些收到的数据。
◆ 5.8 TCP的运输连接管理
连接建立的三个步骤。
（1）客户发出连接建立请求报文段
服务器发送确认报文段。
客户发送确认段
连接建立采用的这种过程叫做三向握手（three-way handshake），或三向联络
解释这四个步骤。
（1）客户发出连接释放报文段
（2）服务器发送确认报文段
（3）服务器发出连接释放报文段。
（4）客户发送确认报文段
运输层的端口号分为服务器端使用的端口号（01023指派给熟知端口，102449151是登记端口号）和客户端暂时使用的端口号（49152~65535）
TCP首部中的确认号是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。若确认号为N，则表明：到序号N–1为止的所有数据都已正确收到。
● TCP首部中的窗口字段指出了现在允许对方发送的数据量。窗口值是经常在动态变化着的。
● TCP使用滑动窗口机制。发送窗口里面的序号表示允许发送的序号。发送窗口后沿的后面部分表示已发送且已收到了确认，而发送窗口前沿的前面部分表示不允许发送的。发送窗口后沿的变化情况有两种可能，即不动（没有收到新的确认）和前移（收到了新的确认）。发送窗口前沿通常是不断向前移动的。
● 流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
● 在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种情况就叫做拥塞。拥塞控制就是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。
● 流量控制是一个端到端的问题，是接收端抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
● 为了进行拥塞控制，TCP的发送方要维持一个拥塞窗口cwnd的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口取为拥塞窗口和接收方的接收窗口中较小的一个。
● 运输连接有三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放。
● 主动发起TCP连接建立的应用进程叫做客户，而被动等待连接建立的应用进程叫做服务器。TCP的连接建立采用三向握手机制。服务器要确认客户的连接请求，然后客户要对服务器的确认进行确认。
● TCP的连接释放采用四向握手机制。任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知，待对方确认后就进入半关闭状态。当另一方也没有数据再发送时，则发送
连接释放通知，对方确认后就完全关闭了TCP连接。
◆ 第6章 应用层
域名系统DNS——从域名解析出IP地址。
（2）万维网和HTTP协议、HTML协议，以及万维网的两种不同的信息搜索引擎。
（3）电子邮件的传送过程，SMTP协议和POP3协议使用的地方。
（4）基于万维网的电子邮件系统的特点。
◆ 6.1 域名系统
理论上讲，整个因特网可以只使用一个域名服务器，使它装入因特网上所有的主机名，并回答所有对IP地址的查询
因特网的域名系统DNS被设计成为一个联机分布式数据库系统，并采用客户服务器方式
由于DNS是分布式系统，即使单个计算机出了故障，也不会妨碍整个DNS系统的正常运行。
◆ 6.2 文件传送协议
FTP并非对所有的数据传输都是最佳的。例如，计算机A上运行的应用程序要在远地计算机B的一个很大的文件末尾添加一行信息。若使用FTP，则应先将此文件从计算机B传送到计算机A，添加上这一行信息后，再用FTP将此文件传送到计算机B。来回传送这样大的文件很花时间。实际上这种传送是不必要的，因为计算机A并没有使用该文件的内容。
◆ 6.3 万维网
HTTP使用了面向连接的TCP作为运输层协议，保证了数据的可靠传输。
◆ 6.4 电子邮件
电子邮件系统有三个主要组成构件，即用户代理、邮件服务器和邮件协议
邮件服务器需要使用两种不同的协议。一种协议用于用户代理向邮件服务器发送邮件或在邮件服务器之间发送邮件，如简单邮件传送协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol），而另一种协议用于用户代理从邮件服务器读取邮件，如邮局协议POP3（Post Office Protocol v3）。
POP3协议的一个特点就是只要用户从POP服务器读取了邮件，POP服务器就把该邮件删除掉。
IMAP最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机
随时上网阅读和处理自己的邮件
IMAP的缺点是，
如果用户没有将邮件复制到自己的PC上，则邮件一直存放在IMAP服务器上。在这种情况下，用户必须上网与IMAP服务器建立连接后方能读取自己的邮件。
◆ 10.5 从IPv4向IPv6过渡
双协议栈主机怎样知道目的主机是采用哪一种地址呢？它是使用域名系统DNS来查询的。若DNS返回的是IPv4地址，双协议栈的源主机就使用IPv4地址；若DNS返回的是IPv6地址，源主机就使用IPv6地址。
隧道技术
向IPv6过渡的另一种方法是采用隧道技术（tunneling）。图10-10给出了隧道技术的工作原理。这种方法的要点就是在IPv6数据报要进入IPv4网络时，将IPv6数据报封装成为IPv4数据报（整个的IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据部分）。然后，IPv6数据报就在IPv4网络的隧道中传输。当IPv4数据报离开IPv4网络中的隧道时再把数据部分（即原来的IPv6数据报）交给主机的IPv6协议栈
双协议栈的主机知道IPv4数据报里面封装的数据是一个IPv6数据报，就必须把IPv4首部的协议字段的值设置为41（41表示数据报的数据部分是IPv6数据报）。
◆ 点评
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