參考文檔
《自頂向下方法》
待閱讀

（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)

什么是因特網(wǎng)

1. 具體構(gòu)成描述：因特網(wǎng)是一個(gè)世紀(jì)范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)俺祠，互聯(lián)了數(shù)以億計(jì)的計(jì)算機(jī)設(shè)備（主機(jī)，或稱為端系統(tǒng)）.

• 端系統(tǒng)通過通信鏈路（同軸電纜，銅線叭首，光纖）和分組交換機(jī)（路由器，鏈路層交換機(jī)）連接互广，發(fā)送信息的端系統(tǒng)將報(bào)文數(shù)據(jù)分段敛腌，并加上首部字節(jié)，形成分組（包）.
• 端系統(tǒng)通過ISP（因特網(wǎng)服務(wù)商）接入網(wǎng)絡(luò)惫皱，每個(gè)ISP是一個(gè)由多個(gè)分組交換機(jī)和多段通信鏈路組成的網(wǎng)絡(luò).
• 端系統(tǒng)像樊、交換機(jī)及其他因特網(wǎng)部件都要運(yùn)行一系列協(xié)議. 因特網(wǎng)的主要協(xié)議統(tǒng)稱為TCP/IP（IP協(xié)議定義了路由器和端之間收發(fā)分組的格式）.
• RFC(請求評(píng)論)是IETF(因特網(wǎng)工程任務(wù)組)研發(fā)，定義了TCP旅敷，IP生棍，HTTP，SMTP等協(xié)議.

2. 服務(wù)描述：因特網(wǎng)是應(yīng)用程序的平臺(tái).

• 端提供了一個(gè)API(應(yīng)用程序編程接口)媳谁，其是一套發(fā)送數(shù)據(jù)的軟件必須遵循的規(guī)則集合涂滴，因此因特網(wǎng)能夠?qū)?shù)據(jù)交付給目的地.

網(wǎng)絡(luò)邊緣

1. 接入網(wǎng)：將端連接到離其最近的路由器的物理鏈路.

• 家庭接入：DSL(數(shù)字用戶線)，F(xiàn)TTH(光纖到戶)晴音，電纜柔纵，HFC(混合光纖同軸)，撥號(hào)锤躁，衛(wèi)星.
• 企業(yè)接入：以太網(wǎng)搁料，WiFi.
• 廣域無線接入：3G，LTE.

2. 物理媒體：雙絞銅線系羞，同軸電纜郭计，光纖，陸地?zé)o線電信道椒振，衛(wèi)星無線電信道.

網(wǎng)絡(luò)核心

1. 分組交換（另一種數(shù)據(jù)傳輸方式是電路交換：端系統(tǒng)通信期間始終占用帶寬）：端將報(bào)文分成分組 昭伸，通過交換機(jī)和鏈路傳遞.
2. 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)必須接受到整個(gè)分組，才開始傳輸.
3. 排隊(duì)時(shí)延：若分組需要傳輸?shù)侥硹l鏈路杠人，而該鏈路正忙勋乾，則其必須在輸出緩存中等待.
4. 分組丟失：緩存空間有限，若其充滿則會(huì)丟包.
5. 轉(zhuǎn)發(fā)表：分組到達(dá)路由器時(shí)嗡善，路由器讀取其首部中目的地的IP地址辑莫，并在轉(zhuǎn)發(fā)表（轉(zhuǎn)發(fā)表由路由器自動(dòng)地設(shè)置）搜索，之后決定從哪條鏈路輸出.
6. 因特網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)罩引，由十多個(gè)第一層ISP和數(shù)十萬個(gè)低層ISP組成. 低層ISP(用戶各吨，內(nèi)容提供商)和高層ISP，高層ISP彼此互連. 內(nèi)容提供商也可創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，在可能的地方與用戶直接互聯(lián)揭蜒，以減少費(fèi)用.

時(shí)延横浑，丟包和吞吐量

1. 時(shí)延分為：處理，排隊(duì)屉更，傳輸和傳播時(shí)延.
2. 傳輸時(shí)延：路由器將分組推出所需的時(shí)間徙融，是分組長度和鏈路傳輸速率的函數(shù)，與路由器之間的距離無關(guān).
3. 傳播時(shí)延：1個(gè)比特從一臺(tái)路由器向另一臺(tái)傳播所需的時(shí)間瑰谜，是亮路由器間距離的函數(shù)欺冀，與分組長度和鏈路傳輸速率無關(guān).
4. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)流量強(qiáng)度 La/R 不能大于1. 接近于1時(shí)將會(huì)丟包.
   注：a 是分組到達(dá)隊(duì)列的平均速率；R 是從隊(duì)列中推出比特的速率（傳輸速率）萨脑；假定所有分組都是由 L 比特組成.
5. 瞬時(shí)吞吐量：主機(jī)B接收到該文件的速率.
6. 平均吞吐量：文件比特?cái)?shù)/瞬時(shí)吞吐量

協(xié)議層次和服務(wù)模型

（因特網(wǎng)）協(xié)議棧：各協(xié)議棧的所有協(xié)議隐轩，報(bào)文從上到下經(jīng)過各層時(shí)，分別在首部加入各層的信息進(jìn)行封裝.
注： 另有7層OSI參考模型：將應(yīng)用層分為應(yīng)用渤早、表示和會(huì)話層.

1. 應(yīng)用層：是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序及其應(yīng)用層協(xié)議存留的地方（HTTP, SMTP,FTP）
2. 運(yùn)輸層：在應(yīng)用程序端點(diǎn)間傳送應(yīng)用層報(bào)文（TCP职车，UDP），運(yùn)輸層分組稱為報(bào)文段.
3. 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)層分組（數(shù)據(jù)報(bào)）鹊杖，在主機(jī)間傳遞（IP協(xié)議）悴灵，有時(shí)簡稱為IP層.
4. 鏈路層：將分組從一個(gè)結(jié)點(diǎn)（主機(jī)或路由器）移動(dòng)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn).
5. 物理層：將幀（鏈路層分組）中每個(gè)比特從一個(gè)結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè).

網(wǎng)絡(luò)攻擊

1. 惡意軟件的自我復(fù)制

• 病毒：需要用戶交互，如包含惡意可執(zhí)行代碼的電子郵件.
• 蠕蟲：無需交互.

2. 攻擊服務(wù)器（拒絕服務(wù)攻擊Dos）

• 弱點(diǎn)攻擊：向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送報(bào)文骂蓖，使之停止運(yùn)行或崩潰.
• 帶寬洪泛：向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送大量分組称勋，使合法分組無法到達(dá)服務(wù)器.
• 連接洪泛：在目標(biāo)主機(jī)中創(chuàng)建大量TCP連接，使主機(jī)停止接受合法連接.

3. 嗅探分組：在無線傳輸設(shè)備的附近設(shè)置一臺(tái)被動(dòng)的接收機(jī)涯竟，該接收機(jī)就能得到每個(gè)分組的副本.
4. IP欺騙：將具有虛假源地址的分組注入因特網(wǎng).

發(fā)展歷史

1.從電路交換到分組交換（1961-1972）

• 第一個(gè)因特網(wǎng)：ARPAnet（1967）赡鲜，4個(gè)交換機(jī).

2. 專用網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（1972-1980）

• 創(chuàng)建了網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，期間就已經(jīng)形成了TCP庐船，UDP银酬，IP協(xié)議的概念.

3. 網(wǎng)絡(luò)激增（1980-1990）

• 聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)達(dá)到10萬臺(tái).
• 1983年TCP/IP作為ARPAnet的新標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議正式部署.
• DNS（域名系統(tǒng)）出世，用于將可讀的因特網(wǎng)名字(www.tukif.com)映射到其32比特的IP地址.
• 爆炸（1990-）：ARPAnet和NSFNET相繼退役筐钟，因特網(wǎng)商業(yè)化揩瞪，萬維網(wǎng)應(yīng)用（WWW）出現(xiàn).
• 最新發(fā)展
  • 自2000年起，家庭寬帶接入高速化.
  • 高速公共WiFi網(wǎng)絡(luò)普及篓冲，2011年無限聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量超過有線.
  • 社交網(wǎng)絡(luò)軟件興起.
  • 谷歌李破、微軟部署專用網(wǎng)絡(luò)，繞過因特網(wǎng).
  • 云計(jì)算興起.

（二）應(yīng)用層

應(yīng)用層協(xié)議原理

1. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)

• 客戶－服務(wù)器結(jié)構(gòu)：服務(wù)器具有固定壹将、周知的地址（IP地址）嗤攻，且總是打開，如Web應(yīng)用程序.
• P2P結(jié)構(gòu)：應(yīng)用程序在間斷連接的主機(jī)對之間直接通信.

2. 進(jìn)程通信

進(jìn)程可以認(rèn)為是運(yùn)行在端系統(tǒng)中的一個(gè)程序.

• 客戶－服務(wù)器進(jìn)程：發(fā)起通信的進(jìn)程被標(biāo)識(shí)為客戶诽俯，在會(huì)話開始時(shí)等待聯(lián)系的進(jìn)程是服務(wù)器.
• 進(jìn)程與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接口：套接字.
  • 套接字是一個(gè)軟件接口妇菱，進(jìn)程通過其向網(wǎng)絡(luò)收發(fā)報(bào)文.
  • 套接字是應(yīng)用程序和運(yùn)輸層的接口，也就是之前提到的API，開發(fā)者可以控制套接字在應(yīng)用層端的一切闯团，但對其在運(yùn)輸端幾乎沒有控制權(quán).
  • 將進(jìn)程比作房子辛臊，套接字就是門.

3. 進(jìn)程尋址

• 主機(jī)地址：32比特的IP地址.
• 目的主機(jī)的接收進(jìn)程（接收套接字）的標(biāo)識(shí)符.

4. 可供應(yīng)用程序使用的運(yùn)輸服務(wù)
   當(dāng)開發(fā)一個(gè)應(yīng)用時(shí)，必須選擇一種可用的運(yùn)輸層協(xié)議房交，選擇依據(jù)為：

• 可靠性：防止丟包.
• 吞吐量：數(shù)據(jù)傳輸率.
• 定時(shí)：數(shù)據(jù)交付的時(shí)間限制（游戲時(shí)延）.
• 安全性：運(yùn)輸過程加／解密數(shù)據(jù).

5. 因特網(wǎng)提供的運(yùn)輸服務(wù)

• TCP服務(wù)：包括面向連接和可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù).
  • 面向連接：對話前TCP讓客戶和服務(wù)器握手彻舰，交換運(yùn)輸層控制信息，在兩進(jìn)程間建立一個(gè)TCP連接候味，雙方進(jìn)程都可在此連接上進(jìn)行報(bào)文收發(fā)淹遵，對話結(jié)束后必須拆除該連接.
  • 可靠數(shù)據(jù)傳送：數(shù)據(jù)通過TCP連接在兩套接字間流動(dòng)，沒有丟失和冗余.
  • TCP協(xié)議還有擁塞控制機(jī)制负溪，出現(xiàn)擁塞時(shí)，其會(huì)抑制發(fā)送進(jìn)程.
  • SSL（安全套接字層）：對TCP的加強(qiáng)济炎，多了SSL獨(dú)有的API川抡，在TCP的API間交流數(shù)據(jù)的前后對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密，提高安全性.
• UDP服務(wù)：無連接须尚，并不保證報(bào)文到達(dá)接收進(jìn)程崖堤，也有可能亂序到達(dá).

6. 應(yīng)用層協(xié)議

應(yīng)用層協(xié)議只是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一部分，有些由RFC文檔定義（HTTP）是公開的耐床，有些則是專用的（Skype）.

定義了以下信息：

• 報(bào)文類型：請求或響應(yīng)報(bào)文
• 報(bào)文類型的語法：報(bào)文中字段及其描述方式
• 字段的語義：字段中包含的信息的含義
• 進(jìn)程發(fā)送報(bào)文的時(shí)間和方式密幔，及響應(yīng)規(guī)則

Web和HTTP

1. HTTP概述

• HTTP（超文本傳輸協(xié)議）是Web的應(yīng)用層協(xié)議，是Web的核心.
• HTTP由客戶和服務(wù)器兩個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)撩轰，二者運(yùn)行在不同的端胯甩，通過交換報(bào)文進(jìn)行會(huì)話.
• Web 頁面（文檔）由對象組成，Web頁面一般有一個(gè)HTML基本文件和幾個(gè)引用對象.
• HTML基本文件通過對象的URL地址引用它.
• URL存放對象的主機(jī)名（www.baidu.com）和路徑名（/tieba/cat.jpg）
• Web瀏覽器（IE9）和Web服務(wù)器堪嫂，分別實(shí)現(xiàn)了HTTP的客戶端和服務(wù)器端偎箫，Web對象存放在服務(wù)器中.
• HTTP使用TCP作為其支撐運(yùn)輸協(xié)議.
• HTTP是無狀態(tài)協(xié)議，不保存關(guān)于客戶的任何信息.

2. 持續(xù)/非持續(xù)連接

• 三次握手(三次握手的目的是在瀏覽器和服務(wù)器建立TCP連接.)：客戶向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)小TCP報(bào)文段皆串，服務(wù)器用其作出確認(rèn)和響應(yīng)淹办，最后客戶向服務(wù)器返回確認(rèn)（二者之間發(fā)送了三次報(bào)文段）
• 非持續(xù)連接：每個(gè)TCP連接只傳輸一個(gè)請求和一個(gè)響應(yīng)報(bào)文；必須為每個(gè)請求的對象建立和維護(hù)一個(gè)全新的連接（服務(wù)器負(fù)擔(dān)大）恶复，且每個(gè)對象經(jīng)受兩倍的RTT時(shí)延（一個(gè)短分組在客戶和服務(wù)器間往返一次的耗時(shí)）.
• 持續(xù)連接（默認(rèn)）：所有的請求及其響應(yīng)經(jīng)相同的TCP連接發(fā)送.

3. HTTP報(bào)文格式

• 請求報(bào)文
  請求報(bào)文的通用格式是1個(gè)請求行＋4個(gè)首部行+實(shí)體體

GET /somedir/page.html HTTP/1.1  #請求行
Host: www.someschool.edu  #對象所在主機(jī)
Connection: close  #通信后就關(guān)閉此連接
User-agent: Mozilla/5.0  #用戶的瀏覽器信息
Accept-language:fr  #對象的語言版本

• 響應(yīng)報(bào)文

HTTP/1.1 200 OK  #狀態(tài)行
Connection: close
Date:Tue,09 Agu 2011 15:44:04 GMT #服務(wù)器發(fā)送報(bào)文的時(shí)間
Server: Apache/2.2.3(Centos) #服務(wù)器類型
Last-Modified: Tue,09 Agu 2011 15:44:04 GMT #對象最后修改時(shí)間
Content-length: 6821  #發(fā)送對象的字節(jié)數(shù)
Content-Type: text/html #對象類型（HTML文本）
(data data data ...)  #實(shí)體體（主要部分怜森，包含請求對象）

• Cookie
  • 當(dāng)某用戶首次訪問某網(wǎng)站時(shí)，服務(wù)器根據(jù)請求報(bào)文產(chǎn)生一個(gè)唯一的識(shí)別碼谤牡，添入響應(yīng)報(bào)文.
  • 瀏覽器收到響應(yīng)報(bào)文后將識(shí)別碼添入Cookie 文件副硅，以后每次向該網(wǎng)站發(fā)送請求報(bào)文時(shí)，都會(huì)在其中添入該識(shí)別碼翅萤，從而 Cookie 向服務(wù)器標(biāo)識(shí)了該用戶.

4. Web緩存（代理服務(wù)器）

• 代理服務(wù)器通常由ISP購買并安裝想许，且要預(yù)先配置其配套的瀏覽器指向它們.
• 瀏覽器向代理服務(wù)器發(fā)送請求報(bào)文，代理服務(wù)器檢查本地是否存儲(chǔ)了該對象的副本，若有則返回流纹，沒有則代理服務(wù)器向初始服務(wù)器請求該對象糜烹，收到響應(yīng)后，代理服務(wù)器先在本地存儲(chǔ)副本漱凝，再響應(yīng)瀏覽器.
• 緩存器使用GET方法發(fā)送請求報(bào)文疮蹦，以保證其對象副本是最新的.

文件傳輸和FTP

1. 用戶從FTP服務(wù)器中獲取或存放文件.
2. FTP協(xié)議使用兩個(gè)并行的TCP連接來傳輸文件；控制連接用于傳輸控制信息（用戶賬戶茸炒，密碼等）愕乎，數(shù)據(jù)連接傳輸實(shí)際文件.

電子郵件

1. 基本過程：用戶A想向B發(fā)郵件，需打開郵件代理程序并提供B的地址壁公，發(fā)送到A的郵件服務(wù)器感论，A的郵件服務(wù)器和B的郵件服務(wù)器聯(lián)系，若不能成功連接則多次嘗試（服務(wù)器可能未開機(jī)）紊册，連接成功后比肄，將郵件交付B的郵件服務(wù)器，放至B的存儲(chǔ)空間囊陡，等B下次登錄時(shí)則可見.
2. SMTP：SMTP是電子郵件主要的應(yīng)用層協(xié)議芳绩，在兩個(gè)郵件服務(wù)器間運(yùn)行，把文件從發(fā)送服務(wù)器推向接收服務(wù)器.
3. 郵件訪問協(xié)議：用戶代理程序不能使用SMTP取回郵件撞反，必須使用某個(gè)郵件訪問協(xié)議.

• POP3
• IMAP：IMAP讓用戶創(chuàng)建遠(yuǎn)程文件夾妥色，并為郵件指派文件夾.
• 基于Web的電子郵件：用戶代理程序就是瀏覽器，用戶與服務(wù)器的通信使用HTTP遏片，但郵件服務(wù)器之間的通信仍使用SMTP.

DNS(域名系統(tǒng))

1. DNS是提供將主機(jī)名轉(zhuǎn)換到IP地址的目錄服務(wù)的應(yīng)用層協(xié)議嘹害，運(yùn)行在UDP之上，由一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn).
2. DNS分布式服務(wù)器

• 根服務(wù)器
• TLD服務(wù)器（頂級(jí)域）：com, org, edu
• 權(quán)威服務(wù)器：amazon.com, baidu.com
• 外部還有本地服務(wù)器吮便，如用戶想查詢tieba.baidu.com吼拥，需先將請求報(bào)文發(fā)送到本地DNS服務(wù)器，本地服務(wù)器請求某個(gè)根DNS服務(wù)器线衫，根服務(wù)器返回com TLD服務(wù)器地址凿可，本地服務(wù)器再請求baidu.com權(quán)威服務(wù)器，其找到tieba.baidu.com的IP地址授账，返回本地服務(wù)器枯跑，本地服務(wù)器將其返回用戶.
  3.DNS緩存：在一個(gè)IP地址請求鏈中，某個(gè)DNS服務(wù)器收到地址回答后白热，將其存到自身的本地存儲(chǔ)器敛助，以便下次直接回答；緩存通常兩天一清.

P2P應(yīng)用

1. BitTorrent是一種流行的用于文件分發(fā)的P2P協(xié)議.
2. DHT（分布式散列表）是分布在大型對等方社區(qū)中的數(shù)據(jù)庫.

TCP套接字編程

對于專用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序屋确，其應(yīng)用層協(xié)議未發(fā)布在某個(gè)RFC中纳击，為此需編寫套接字续扔，首先需決定程序是運(yùn)行在TCP還是UDP上.

1. UDPClient.py （代碼采用Python 2.7編寫）

from socket import *  #導(dǎo)入套接字模塊
serverName = '128.138.32.126' # 服務(wù)器主機(jī)地址或主機(jī)名
serverPort = 12000 #端口號(hào)
clientSocket = socket(AF_INET,SOCK_DRAM) 
#創(chuàng)建用戶套接字
#AF_INET指示底層網(wǎng)絡(luò)使用IPv4地址簇，SOCK_DRAM表示這是一個(gè)UDP套接字
message = raw_input('shuru xiaoxie juzi:')
clientSocket.sendto(message,(serverName,serverPort))
#為報(bào)文附上目的地址焕数，并發(fā)送給套接字
modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048) 
#接收響應(yīng)報(bào)文纱昧，serverAddress 存放其源地址（實(shí)際并不需要）
print modifiedMessage
clientSocket.close()

2. UDPServer.py

from socket import * 
serverPort = 12000 
serverSocket = socket(AF_INET,SOCK_DRAM) 
serverSocket.bind(('',serverPort)) #將端口號(hào)與服務(wù)器套接字綁定
print "Fuwuqi zhunBei Haole"
while True:  #無限循環(huán)
    message,clientAddress = serverSocket.recvfrom(2048) # 接受報(bào)文與對應(yīng)地址
    modifiedMessage = message.upper()
    serverSocket.sendto(modifiedMessage,clientAddress)  #返回客戶

3. TCPClent.py

from socket import * 
serverName = '128.138.32.126'
serverPort = 12000
clientSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
#SOCK_STREAM表示這是一個(gè)TCP套接字
clientSocket.connect((serverName,serverPort))  #建立TCP連接
message = raw_input('shuru xiaoxie juzi:')
clientSocket.send(sentence)
modifiedSentence = clientSocket.recv(1024)
print 'cong fuWuQi: ', modifiedSentence 
clientSocket.close()

4. TCPServer.py

from socket import * 
serverPort = 12000 
serverSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 
serverSocket.bind(('',serverPort)) #歡迎套接字，等待敲門
serverSocket.listen(1)  #服務(wù)器聆聽客戶的TCP連接請求
print "Fuwuqi zhunBei Haole"
while 1: 
    connectionSocket,addr = serverSocket.accept() 
    #用戶敲門后堡赔，在服務(wù)器中創(chuàng)建了一個(gè)此用戶的專用套接字
    sentence = connectionSocket.recv(1024)
    capitalizedSentence = sentence.upper()
    connectionSocket.send(capitalizedSentence)
    connectionSocket.close()

（三）運(yùn)輸層

概述

1. 運(yùn)輸層協(xié)議為不同主機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)程提供邏輯通信识脆，因此進(jìn)程可以依此相互收發(fā)報(bào)文（網(wǎng)絡(luò)層提供的是主機(jī)間的邏輯通信）.
2. 運(yùn)輸層協(xié)議在端系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，主要有TCP和UDP.
3. 將主機(jī)間的交付擴(kuò)展到進(jìn)程間的交付稱為多路復(fù)用和多路分解善已，是UDP和TCP的最基本的任務(wù)灼捂，此外還提供差錯(cuò)檢測服務(wù).

多路復(fù)用與多路分解

1. 多路復(fù)用包括在源主機(jī)從不同套接字中收集數(shù)據(jù)塊，并為每個(gè)數(shù)據(jù)塊封裝上首部信息换团，從而生成報(bào)文段悉稠，再將其傳到網(wǎng)絡(luò)層.
2. 多路分解是指將運(yùn)輸層報(bào)文段中的數(shù)據(jù)交付到正確的套接字.
3. IP地址指向主機(jī)，端口號(hào)指向套接字.
4. 主機(jī)上的每個(gè)套接字能夠分配一個(gè)端口號(hào)艘包，當(dāng)報(bào)文段到達(dá)主機(jī)時(shí)的猛，運(yùn)輸層檢查報(bào)文段中的目的端口號(hào)，并將其定向到相應(yīng)的套接字辑甜，然后報(bào)文段中的數(shù)據(jù)通過套接字進(jìn)入其所連接的進(jìn)程.
5. 如果兩個(gè)UDP報(bào)文段的目的IP地址和端口號(hào)相同，而源IP地址或端口號(hào)不同袍冷，則二者進(jìn)入相同的目的套接字磷醋；而對于兩個(gè)TCP報(bào)文段，源IP地址或端口號(hào)不同胡诗，則會(huì)被定向到兩個(gè)不同的套接字.

無連接傳輸：UDP

1. UDP報(bào)文段包括報(bào)文和首部邓线，首部有4個(gè)字段，每個(gè)字段有2個(gè)字節(jié). 字段有：源端口號(hào)煌恢，目的端口號(hào)骇陈，長度，檢驗(yàn)和.
2. UDP只能提供差錯(cuò)檢測（檢驗(yàn)和）瑰抵，但不能恢復(fù).

可靠數(shù)據(jù)傳輸原理

1. 包括差錯(cuò)檢測（檢驗(yàn)和）你雌，接收方反饋（ACK，NAK）二汛，重傳婿崭，分組序號(hào)，定時(shí)器（停等）等技術(shù).
2. 若不使用停等方式運(yùn)行肴颊，允許發(fā)送方發(fā)送多個(gè)分組而無需等待確認(rèn)氓栈，稱為流水線技術(shù)，解決其差錯(cuò)恢復(fù)的方法有回退N步（GBN）和選擇重傳（SR）.

面向連接的運(yùn)輸：TCP

1. 客戶和服務(wù)器經(jīng)三次握手后建立TCP連接婿着；數(shù)據(jù)在套接字間傳遞時(shí)會(huì)被TCP放入發(fā)送和接收緩存中授瘦；TCP從緩存中取數(shù)據(jù)的數(shù)量受限于MSS（最大報(bào)文段長度）.
2. TCP報(bào)文段結(jié)構(gòu)：首部字段（20字節(jié)）＝ 源醋界、目的端口號(hào)（各16比特）＋ 檢驗(yàn)和（16比特）＋ 序號(hào)和確認(rèn)號(hào)（各32比特）＋接收窗口（16比特）＋首部長度（4比特）＋選項(xiàng)（變長）＋標(biāo)志字段（6比特，ACK提完，RST形纺，SYN，F(xiàn)IN氯葬，PSH挡篓，URG）＋緊急數(shù)據(jù)指針（16比特）以及數(shù)據(jù)字段（1字節(jié)）
3. TCP采用超時(shí)/重傳機(jī)制來處理報(bào)文段的丟失問題.
4. TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)確保一個(gè)進(jìn)程從其接收緩存中讀出的數(shù)據(jù)流是無損、無間隔帚称、非冗余和按序的.
5. TCP為其應(yīng)用程序提供流量控制服務(wù)官研，即通過速率匹配以消除發(fā)送方使接受方緩存溢出的可能性（不同于擁塞控制機(jī)制）
6. TCP連接管理（三次握手）

客戶和服務(wù)器都能終止TCP連接.比如客戶向終止連接，則向服務(wù)器進(jìn)程發(fā)送一個(gè)報(bào)文段. FIN比特＝1. 服務(wù)器收到后闯睹，返回確認(rèn)戏羽，之后發(fā)送自己的一份終止報(bào)文段，F(xiàn)IN＝1. 最后客戶對其確認(rèn)楼吃，此時(shí)兩臺(tái)主機(jī)用于該連接的所有資源都被釋放了.

• Step 1: 客戶TCP向服務(wù)器TCP發(fā)送SYN報(bào)文段（封裝進(jìn)IP數(shù)據(jù)報(bào)）始花，SYN比特＝1，隨機(jī)選擇的客戶序號(hào)clientIsn.
• Step 2: 一旦到達(dá)服務(wù)器孩锡，服務(wù)器提取TCP SYN報(bào)文段酷宵，為該TCP分配緩存和變量，并向該客戶發(fā)送允許連接的SYN ACK報(bào)文段躬窜，包含SYN比特＝1浇垦，確認(rèn)號(hào) ＝ clientIsn + 1，服務(wù)器初始序號(hào) serverIsn.
• Step 3: 一旦到達(dá)客戶荣挨，客戶也要給該連接分配緩存和變量男韧，同時(shí)客戶向服務(wù)器發(fā)送另一個(gè)報(bào)文段，確認(rèn)號(hào) ＝ clientIsn +1默垄，SYN比特＝0此虑，用于對服務(wù)器允許連接的報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)；這一報(bào)文段可以攜帶想要傳輸?shù)臄?shù)據(jù).

7. SYN洪泛攻擊：攻擊者發(fā)送大量的TCP SYN報(bào)文段而不完成三次握手口锭，使服務(wù)器的連接資源被耗盡朦前；使用SYN cookie防御.
8. TCP使用端到端的擁塞機(jī)制.

（四）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層功能和服務(wù)

1. 網(wǎng)絡(luò)層的作用是將分組在主機(jī)間傳輸，需要以下兩種網(wǎng)絡(luò)層功能：

• 轉(zhuǎn)發(fā)：選擇路由器中的哪條鏈路（由路由選擇算法決定插入路由器中轉(zhuǎn)發(fā)表的值.）
• 路由選擇：選擇哪條路由器.

2. 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)模型是單一的盡力而為服務(wù)鹃操，此外還有ATM CBR和ATM ABR等模型.
3. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按提供服務(wù)類型分為虛電路網(wǎng)絡(luò)（連接服務(wù)）和數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)（無連接）况既，因特網(wǎng)是數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò).

網(wǎng)際協(xié)議：因特網(wǎng)中的轉(zhuǎn)發(fā)與轉(zhuǎn)址

1. 因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層組件：IP協(xié)議，路由選擇部分组民，ICMP（控制報(bào)文協(xié)議）
2. IPv4是第4版IP協(xié)議棒仍，IP地址長度為32比特，允許數(shù)據(jù)報(bào)分片臭胜，以解決鏈路層幀的MTU（最大傳送單元）的限制.
3. IPv4編址

• 每臺(tái)主機(jī)和路由器接口都有自己的IP地址莫其，全球唯一（除NAT接口）癞尚，不能任意選擇.
• 三臺(tái)主機(jī)223.1.1.1，223.1.1.2乱陡，223.1.1.3與路由器接口223.1.1.4的前24比特相同浇揩，四者形成一個(gè)子網(wǎng)，IP編址為其分配一個(gè)地址223.1.1.0/24憨颠，其中/24稱為子網(wǎng)掩碼.
• 因特網(wǎng)的地址分配策略稱為CIDR（無類別域間路由選擇）
  如一個(gè)ISP有兩個(gè)子網(wǎng)胳徽，200.23.16.0/23，200.23.18.0/23爽彤，外界只需要向此ISP發(fā)送前20比特與200.23.16.0/20相同的數(shù)據(jù)報(bào)（地址聚合原則）
  注：CIDR之前的策略是分類編址（A养盗，B，C類）
• 目的地址是255.255.255.255（IP廣播地址）的報(bào)文將會(huì)交付到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī).
• 子網(wǎng)的地址塊獲取方法
  • 從其ISP已獲取的較大的地址塊獲取
  • 直接從ICANN請求
• 主機(jī)地址分配：DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）
  網(wǎng)絡(luò)管理員可以配置DHCP适篙，可以選擇某臺(tái)主機(jī)每次聯(lián)網(wǎng)時(shí)得到的是固定的IP還是臨時(shí)分配的IP（每次聯(lián)網(wǎng)可能不同）
• NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）
  • NAT路由器對外界的行為如同一個(gè)具有單一IP地址的單一設(shè)備往核；所有離開家庭路由器流向更大網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文和所有進(jìn)入家庭網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文都擁有同一個(gè)源或目的IP地址.
  • NAT使能路由器對外界隱藏了家庭網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié).
  • 當(dāng)分組進(jìn)入路由器時(shí)，路由器上的NAT轉(zhuǎn)換表（包含端口號(hào)和IP地址）決定分組轉(zhuǎn)發(fā)給哪個(gè)內(nèi)部主機(jī).

4. ICMP（控制報(bào)文協(xié)議）用于差錯(cuò)報(bào)告和控制擁塞（源抑制報(bào)文）
5. 防火墻和IDS（入侵檢測系統(tǒng)）

• 防火墻檢查報(bào)文的首部字段嚷节，拒絕可疑的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（大多數(shù)路由器即可實(shí)現(xiàn)）
• 當(dāng)分組通過IDS時(shí)聂儒，分組的首部字段和有效載荷與其攻擊特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配；如果匹配成功則報(bào)警.

6. IPv6

• IPv6將IP地址長度從32擴(kuò)到128比特.
• IPv6不允許在中間路由器上進(jìn)行報(bào)文分片與重新組裝.
• IPv6刪除了首部檢驗(yàn)和功能.
• 使用雙棧方法引入IPv6結(jié)點(diǎn)硫痰，即使用該方法的IPv6結(jié)點(diǎn)還具有完整的IPv4實(shí)現(xiàn).

7. IPsec（安全性網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）：通信時(shí)兩臺(tái)主機(jī)建立一個(gè)IPsec會(huì)話衩婚，發(fā)送端的運(yùn)輸層向IPsec傳遞一個(gè)報(bào)文段，經(jīng)IPsec加密效斑，并添入安全性字段非春， 發(fā)送到目的主機(jī)，IPsec解密后傳給運(yùn)輸層.

路由選擇算法

（五）鏈路層

概述

1. 主機(jī)的鏈路層主體是在網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)適配器鳍悠，NIC）中實(shí)現(xiàn)税娜，網(wǎng)卡的核心是鏈路層控制器坐搔，其是一個(gè)專用芯片（即鏈路層控制器的許多功能是用硬件實(shí)現(xiàn)的）藏研；網(wǎng)卡現(xiàn)大多被綜合進(jìn)主板.
2. 部分鏈路層是在運(yùn)行于主機(jī)CPU中的軟件實(shí)現(xiàn)，因此鏈路層是硬件和軟件的結(jié)合體.
3. 幀就是封裝了鏈路層信息的數(shù)據(jù)報(bào).

差錯(cuò)檢測和糾錯(cuò)技術(shù)

多路訪問鏈路和協(xié)議

交換局域網(wǎng)

1. 鏈路層尋址和ARP（地址解析協(xié)議）

• Mac地址（鏈路層地址）：
  • 主機(jī)和路由器的適配器（網(wǎng)絡(luò)接口）具有Mac地址（主機(jī)和路由器的連接口并沒有）概行，長度為6字節(jié)（16進(jìn)制表示）蠢挡；
  • 沒有兩塊適配器的MAC地址相同（IEEE管理MAC地址空間），但現(xiàn)在有可能用軟件改變MAC地址（一般假定不變）凳忙；
  • 鏈路層采用MAC尋址.
  • 網(wǎng)口除網(wǎng)絡(luò)層地址外业踏，還需要MAC地址，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)是為任意網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議設(shè)計(jì)的涧卵，而不只用于IP和因特網(wǎng)勤家；另外如果適配器采用網(wǎng)絡(luò)層地址而非MAC地址，網(wǎng)絡(luò)層地址必須存儲(chǔ)在適配器的RAM中柳恐，且每次適配器移動(dòng)或加電時(shí)要重新配置.}
• 當(dāng)適配器A要向適配器B發(fā)送一個(gè)幀伐脖，A將B的MAC地址插入到該幀热幔，并將該幀發(fā)送到局域網(wǎng).
• ARP為同一個(gè)子網(wǎng)上的主機(jī)和路由器網(wǎng)口提供IP地址與MAC地址的轉(zhuǎn)換（ARP表）
• 主機(jī)A想要發(fā)送報(bào)文到子網(wǎng)外的主機(jī)B，首先使用ARP將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到子網(wǎng)A的網(wǎng)口讼庇，路由器A使用轉(zhuǎn)發(fā)表將其發(fā)送到路由器B绎巨，對報(bào)文再次封裝成幀，再由ARP轉(zhuǎn)到主機(jī)B.

2. 以太網(wǎng)：最流行的有線局域網(wǎng)技術(shù)
3. 鏈路層交換機(jī)：任務(wù)是接入鏈路層幀并將其轉(zhuǎn)發(fā)到出鏈路.
4. VLAN（虛擬局域網(wǎng)）：只使用物理局域網(wǎng)交換機(jī)蠕啄，通過對其接口劃分組场勤，定義多個(gè)虛擬局域子網(wǎng).