网络分层（由下到上）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
重点在： 物理层、数据链路层（这两层需要了解基本的原理）、网络层、传输层（这两层需要了解功能作用，原理和相关的一些协议）、应用层（http协议）。
开始之前先跟大家说一下协议，很多人不知道协议是什么，尤其是刚接触这方面东西的时候，一听协议，感觉很吊的样子，但是又不知其所云，其实，协议可以理解为：一个双方通信需要共同遵守的规范。
记住，在网络分层协议中，所有下层的协议的作用就是为了上层服务，谨记！
接下来，我跟大家一一道来，首先登场的是物理层。
一.物理层
作用：比特流与电子信号的转换。例如光纤通过光的亮与灭的形式进行传递，进而转换为比特流。
这一层主要就是跟硬件打交道，这一层也是所有上层的基础。
二.数据链路层
作用：通过介质相互连接设备之间数据传输规范。
数据链路层强调的是一种传输规范，这是指什么呢？说白了，就是指每次传输的最大容量（最大传输单元），数据组织结构（以太网帧的概念）、传输的目的地等。
MAC地址：烧录在网卡ROM中的一串数字，长度48bit。
分组交换：较大数组分割为较小数组，依次发送。
原因是数据链路层有不定长度的最大传输单元。
以太网的帧的概念：前导码（8字节）+本体（首部+数据+FCS）
以太网帧.png
交换机：在数据链路层工作的网络设备。
原理：依靠MAC地址决定向哪个端发送数据，需要“转发表”。
转发表是交换机自动学习得到的。
三.网络层（拿IP协议举例）
作用：保证不同数据链路层下数据的可达性。
ARP协议（获取MAC地址）和ICMP协议（数据发送异常通知）
作用：识别对端信息的地址。地址为32位正整数表示，分为四个部分，每个部分由8位整数组成。说白了，是识别要传输目的地的地址。
每位对应十进制范围：0-255。
IP地址：网络标识（区分网段）+主机标识（区分同一网段下的主机）
[注]：网络标识和主机标识是为了寻址而发明。
IP分类：A类、B类、C类、D类。
A类：
第一位为“0”的地址，前8位为网络标识，0.0.0.0-127.0.0.0是A类IP地址的理论范围。
B类：
前两位为“10”的地址，前16位是网络标识，128.0.0.0-191.255.0.0，主机标识16位。
C类：
前三位为“110”的地址。前24位网络标识，192.0.0.0-223.255.255.0，主机标识为8位。
D类：
前4位为“1110”的地址。网络标识为32位，没有主机标识。
子网掩码：
IP地址长度仅可表达43亿左右的主机数目，（区分网络标识和主机标识）共32位（一段连续的0和一段连续的1）组成，1的长度就表示网络标识的长度。
子网掩码的作用是区分IP地址是否在同一子网内。
路由控制：
分组数据发送到目标地址的功能，持有路由控制表，它在路由控制表中查找目标IP地址对应的下一个路由器地址。
源主机--->网卡--->路由器1（路由器控制表）--->路由器2--->网卡--->目标主机
IP报文分割重组（分片、重组）
IP协议最大包为2的16次幂，等于65536.
接下来介绍几个IP协议相关的协议或技术：
DNS解析：
将域名转化为IP地址（域名也是分层处理请求的，每一层都有对应的DNS服务器）。
ARP技术（类似一种广播）：
通过目标IP地址，定位下一个接收数据包的网络设备（主机或路由器）的MAC地址。
在数据链路层发送广播，如果没有ARP技术，就没有办法穿透中间的服务器（ARP请求+ARP应答）。
NAT和NAPT技术
NAT：用于将局域网中的私有地址转换为全局IP地址的技术。
每个路由器只有一个对外的全局IP地址，如果一个内网主机都向外通讯，怎么办？
就要使用到NATP技术，可转为TCP和UDP端口号。
不同的内网IP被转换成同一个公共的IP，但是NAPT技术可以使用不同的端口加以区分。
NAT和NAPT都需要路由器内部维护一张转换表。
举例：TCP首次SYN时，会生成这个表，关闭连接时会发出FIN包，收到这个包应答时转换表会被删除。
四.传输层
TCP和UDP
定义：实现应用程序之间的通信。
TCP：面向有连接的协议，建立连接需要3步，关闭连接需要4步。
具备数据重传、流量控制等功能，能正确处理丢包功能并有效利用宽带。
UDP：比较适合做实时视频和音频，效率比TCP高。
TCP有5个要素：源IP地址、目标IP地址、源端口号、目标端口号、协议号，同一台机器的端口号可以区分为不同的应用程序。
UDP首部：
TCP数据包重发.png
接收方通过TCP首部中的控制位SYN判断这个数据是否曾经接收过？接收过就会舍弃。
重传超时时间（RTO）动态改变，略大于连接往返时间（RTT），RTO有自己的估算公式
TCP窗口：
定义：无需等待ACK，可以发送的最大数量。（窗口大小由接收端控制）
作用：为了解决发送数据包后，直至ACK确认返回之前，发送端都无法在进行发送的问题。
流量控制：
定义：接收端有缓存区数据溢出（如果窗口较大）
通俗一点的意思就是让发送方慢一点，免得接收方接收不过来。
慢启动：
TCP会慢启动算法得出窗口的大小，对发送数据量进行控制。
发送方拥有一个拥塞窗口，对发送的数据量进行控制。
TCP协议中的窗口是指：发送方和接收方窗口中的最小值。
慢启动过程：
1.通讯开始，发送方窗口为1。每收到一个ACK确认后，拥塞窗口翻倍。
2.由于指数级增长快，很快就会出现确认包超时。
3.设置慢启动阈值，它的值为拥塞窗口的大小的一半。
4.将拥塞窗口大小设置为1，重新进入慢启动过程。
5.慢启动阈值存在，当拥塞窗口大小达到阈值时，不再翻倍，而是线性增长。
6.随窗口大小的不断增长，可以收到三次重复的ACK，进入“快速重发”阶段。
7.TCp将慢启动阈值设置为当前拥塞窗大小的一半，再将拥塞窗口大小设成阈值大小。
8.拥塞窗口又会线性增加，直至下一次出现3次ACK或者超时。
网友评论