第二章 Internet 地址结构
IPv4，IPv6
分类寻址：网络号+主机号
子网寻址：网络号+子网号+主机号
子网掩码，用于确定网络号和主机号的划分
第四章 地址解析协议
地址解析协议(ARP)，IP 地址到 MAC 地址的转换
当访问一个 IP 地址时，若该地址与发送主机不在同一子网时(同一子网时直接发送)，链路层向局域网内所有设备广播请求(交换机会转发)，最终得到 ARP 响应获取 MAC 地址
ARP 会缓存最新的地址映射
代理 ARP ，可以代替目的主机做出响应。可以隐藏目的主机，或者截获发送主机到目的主机的通信(做出响应，把别的主机假装成目的主机)，所以很不安全。
第五章 Internet 协议
IPv4 数据包格式
分片
IP 转发
转发表：目的地，掩码，下一跳，接口
第六章 系统配置：DHCP 和自动配置
动态主机配置协议(DHCP)：客户机请求分配一个 IP 地址，服务器从可用地址池中选择一个地址作为响应，该地址在租用期内有效。
第七章 防火墙和网络地址转换
防火墙：代理防火墙，包过滤防火墙
两者主要区别在于所操作的协议栈的层次及由此决定的 IP 地址和端口号的使用
包过滤防火墙：一个互联网路由器，过滤不符合标准的数据报
代理防火墙：选择性地丢弃数据包的路由器，本质上是应用层网关。
代理防火墙常见形式：HTTP 代理防火墙(Web代理)和 SOCKS 防火墙
网络地址转换(NAT)：允许不同地方重复使用相同的 IP 地址
第十章 用户数据报协议和 IP 分片
用户数据报协议(UDP)
第十一章 名称解析和域名系统
域名系统(DNS)
第十二章 TCP
ARQ 和重传
此前讨论的 IP，UDP 都是不可靠的协议，它们或许可以检测差错，却无法纠正差错；而 TCP 是可靠的协议，区别于其他协议的重点是它提供了差错纠正，采用重传的方式。无论是分组错误还是分组丢失，最简单的解决办法就是直接重传。
自动重复请求(ARQ)
直接处理分组丢失的方法，重发分组直到它被正确接收，即重传。
重传引入了新的问题：
- 如何判断接收方是否已收到分组(即什么时候重传)
- 接收方的分组是否与之前发送方发送的一样(即重传什么内容)
解决第一个个问题，可以用 ACK 和计时器，当发送方接收到 ACK 时不需要重传，当超时仍未接收到 ACK ，就重传。
解决第二个问题，用序列号来处理，标识不同的分组。
同样地，引入 ACK 也带来了一些问题：
- 发送方对一个 ACK 应该等待多久
- ACK 丢失了怎么办
- 分组被接受，但分组发生了错误怎么办
对于第一个问题，即往返时间(RTT)，这并不是确定的，需要估计，随网络情况变化。
对于第二个问题，发送方无法区分分组丢失和 ACK 丢失，只能做相同的处理——重传，对于接收方来说，如果 ACK 丢失，接收方将会接收两次同样的分组(即解决分组重复)，需要进行处理。
对于第三个问题，就用到了校验和进行差错检测，接收方对错误的分组只要不发送 ACK 等待发送方重传即可
分组窗口和滑动窗口
因为发送方有可能会重传，则发送方在发送分组后并不能立即丢弃分组，而需要暂存，直到收到 ACK 才可以丢弃已发送的分组。
利用滑动窗口可以很好地描述和解决缓存分组的问题。滑动窗口分为三部分：经 ACK 确认过的分组，未得到 ACK 确认的分组，等待发送的分组。
为什么是窗口呢？因为在要发送的分组序列中，我们只关注目前需要发送和接收 ACK 确认的分组。
流量控制和拥塞控制
通过改变窗口的大小，可以实现流量控制。由接收方反馈发送方使用多大的窗口。
流量控制和拥塞控制的区别：拥塞问题是一个全局性的问题，涉及到网络中的所有的主机、所有的路由器、以及与降低网络传输性能有关的所有因素。流量控制往往指的是点对点通信量的控制，是个端到端的问题。流量控制所要做的就是控制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接受。
TCP
TCP 是面向连接的
TCP 是可靠的
TCP 是面向字节流的
ARQ，差错纠正(分组丢失和分组错误)
ACK，和计时器协作，用于判断何时重传
序列号，标识不同的分组(解决分组重复和分组乱序)
滑动窗口，缓存分组等待重传或 ACK ，流量控制，拥塞控制
校验和，提供可靠性
字节流，
累计确认，
三次握手
- 第一次
- SYN
- 初始序列号 x (随机，为了安全性)
- 第二次
- SYN + ACK
- 初始序列号 y (随机)
- 确认号 x + 1
- 第三次
- ACK
- 序列号 x + 1
- 确认号 y + 1
三次握手的目的不仅在于建立连接，还用于交换初始序列号。
四次握手
- 第一次
- FIN + ACK(用于确认上一次接收的分组)
- 序列号 x
- 第二次
- ACK
- 确认号 x + 1
- 第三次
- FIN
- 第四次
- ACK
半关闭是指仅关闭数据流的一个传输方向
同时打开，比如主机 A 通过 7777 端口向主机 B 的 8888 端口发送主动打开请求，同时主机 B 通过 8888 端口向主机 A 的 7777 端口发送主动打开请求，两者是不同的 TCP 连接。
同时打开需要交换 4 个报文段，比三次握手多一个。
同时关闭
为什么初始序列号是随机的？TCP 实际上非常脆弱，一个 TCP 连接由通信双方的套接字(端口号+ IP 地址)标识，如果知道了套接字和当前序列号，就可以伪造 TCP 报文，为了避免这种情况，可以随机初始化序列号。
面经
访问网址发生了什么
什么是网址：http:// + 域名；
http 是超文本传输协议，采用的传输层协议是 TCP ，TCP 是面向连接的，建立连接需要 IP 地址。
域名可以被用来使用 DNS 查询 IP 地址。
查询 IP 地址的流程：(为了提高效率，查询 IP 地址的过程中有很多缓存)
- 查询浏览器缓存
- 查询/etc/hosts文件下是否缓存
- 查询本地 DNS 服务器缓存
- 根据域名一路向上查询
获取 IP 地址后，三次握手建立 TCP 连接。然后浏览器向服务器发送 http 请求，服务器返回结果给浏览器。
微信扫码登录发生了什么
-
网页刷新，网页后台向微信后台请求授权登录
-
微信后台返回登陆所需二维码
-
用户扫描二维码，将账号与二维码绑定，并在手机上授权登录(向微信后台发送授权)
-
微信后台通知网页后台已授权
-
网页后台向微信后台请求微信账号数据
-
微信后台返回账户数据
-
网页后台接收数据并显示
模型
OSI 七层模型
TCP / IP 五层模型
TCP 与 UDP 的区别
- TCP 面向连接，UDP 面向无连接
- TCP 建立连接需要更多资源
- TCP 面向字节流，UDP 面向数据报
- TCP 有差错纠正(可靠性)
- TCP 保证分组顺序(序列号)
三次握手与四次挥手
TCP 状态转换
.png)
TCP 的 TIME_WAIT 状态
TIME_WAIT 状态也被称为 2MSL 等待状态。
MSL 是最大段生存期，即报文段在被丢弃前在网络中被允许存在的最长时间。可以自由设置，但存在上限。因为 TCP 报文段以 IP 数据报形式传输，IP 数据报拥有 TTL 字段和跳数限制字段，这两个字段限制了 IP 数据报的有效生存时间。也就是说，因为 IP 数据报有效生存时间有限，所以 MSL 有上限。
-
什么时候进入该状态？
当 TCP 执行主动关闭并发送最终 ACK 时
-
进入该状态会发生什么？
进入该状态，TCP 连接必须等待 2MSL 的时间
-
该状态有什么作用？
最终的 ACK 在传输过程中有可能丢失，需要重新发送。需要注意，并不是重传，而是因为另一方重传了 FIN (消耗一个序列号)，需要重新发送最终的 ACK。另一方会一直重传 FIN 直到收到最终的 ACK
-
如何理解？
首先理解什么是 MSL ，然后思考为什么是 2MSL 。第一个 MSL ，ACK 的最晚到达时间，如果超过这个时间 ACK 还未到达，说明 ACK 丢失，重传 FIN；第二个 MSL ，FIN 的最晚到达时间，如果超过这个时间还未收到 FIN ，可以认为已经完成连接的关闭(为什么不认为 FIN 丢失？或者说如何区分 FIN 丢失和连接成功关闭)
为什么是三次握手而不是两次
通过一个例子说明：
假设只有两次握手，客户端发送了一个建立连接请求，但在网络中滞留了，客户端发现超时，发送了第二个建立连接请求，此时第一个请求已经失效了，但第一个请求在第二个请求到达前到达了服务器端，因为只有两次握手，此时服务器进入 ESTABLISHED 状态，即服务器认为连接已经建立，而客户端认为还没有建立连接(第一个请求失效了)
第三次握手失败
第三次握手失败时，即超时时服务器仍未收到来自客户端的 ACK ，服务器不会重传 SYN+ACK ，而是直接发送 RTS ，进入 CLOSED 状态。目的是防止 SYN 洪泛攻击。
TCP 拥塞控制
慢启动
-
慢启动的目的
使 TCP 在用拥塞避免探寻更多可用带宽之前得到 cwnd 值，以及帮助 TCP 建立 ACK 时钟
在传输初始阶段，由于未知网络传输能力，需要缓慢探测可用传输资源，防止短时间内大量数据注入导致拥塞。
-
什么时候执行慢启动？
数据传输之初或重传计时器检测到丢包
拥塞避免
-
什么时候执行拥塞避免
到达慢启动阈值时
-
为什么要进行拥塞避免
慢启动的增长很快，可以快速帮助确立一个慢启动阈值，但继续增长下去会导致拥塞，所以要减缓增长速度。
快重传
发送方连续发送了 a，b，c，d 四个报文。报文 b 在传输中丢失。
接收方接收了 a 报文，发送 ACK 期望 b 报文，后续又接收了 c，d 报文，仍然发送 ACK 期望 b 报文。
发送方接到三个重复的 ACK ，立即重传 b 报文，不必等到重传计时器超时。
快重传避免了超时重传的情况，从而减少了拥塞(超时重传的话，cwnd 又要从一开始增长)
快速恢复
快重传之后的操作
TCP 可靠性
不可靠的情况：分组丢失；分组出错；分组乱序到达
分组出错，用校验和的方式检测
分组乱序到达，用序列号来检测
分组丢失，用是否收到 ACK 和重传计时器来检测
如何解决上述问题？
核心机制是重传，不管是分组丢失还是分组出错还是分组乱序到达，只要重传一次就好了。
重传的重点是 ACK ，重传计时器，滑动窗口(缓存分组)
此外，分组丢失和分组乱序到达可能因为网络拥塞的原因，所以拥塞控制也可以辅助重传保证可靠性。
粘包和拆包
TCP 是面向字节流的，没有数据的区分。粘包就是两个数据块粘在了一起作为一个数据包发送，拆包就是接收方区分两个数据块。
解决办法：
- 为每个数据包添加数据块长度的首部
- 每个数据包封装成固定长度
- 数据块之间添加边界
