• TCP/IP協議族體系結構和主要協議

下層協議通過封裝為上層協議提供相應的接口，通過頭部信息中的類型字段實現分用。‘

• ARP協議工作原理

　　主機向自己所在的網絡廣播一個ARP請求，目標地址會回應一個ARP應答，包含自己的物理地址。對於經常訪問或最近訪問的IP會放入ARP高速緩存。

• ICMP：

　　一類是差錯報文，用來回應網絡錯誤。一類是查詢報文，用來查詢網絡信息。

　　ICMP重定向報文：斷定引起重定向的IP數據報應該使用哪個路由器來轉發，並且以此來更新路由表。

• IPV4頭部信息

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頭部長度：有幾個32bit，4位最多表示15，所以頭部最多是60.

標識：同一個數據報的所有分片的標識相同。

片偏移：分片相對於原始IP數據報的開始。

頭部校驗和：CRC檢驗IP頭部是否損壞。

• IP模塊工作流程

1. 對頭部做CRC校驗。
2. 查看是否設置了源站路選項（如果是則調用數據報轉發子模塊來處理）
3. 查看是否發送給本機（是，選擇上一層分用的協議。否，調用數據報轉發子模塊處理）

• TCP協議
• 特點：面向連接，字節流，可靠傳輸。（tcp連接是全雙工的）

• TCP頭部信息

32位序號：初始化為ISN，後續的序號為ISN+攜帶數據第一個字節的偏移

32位確認號：基於TCP的可靠鏈接，每次收到數據都需要確認。

4位頭部長度：最大15個4字節，也就是60

6位標識：

　　URG：緊急指針是否有效。

　　ACK：攜帶ACK的保文為確認報文

　　PSH：接收端應立即從緩沖區讀走數據

　　RST：復位報文

　　SYN：同步報文（請求連接）

　　FIN：結束報文段

窗口大小：緩沖區還能容納多少字節的數據。

選項：

　　kind=2 最大報文段長度選項一般是1460（1500 - 40）

　　kind=3 窗口擴大因子（只能出現在同步報文中）

　　kind=4 選擇性確認

　　kind=5 是kind=4的補充，標記了不連續的數據塊

　　kind=8 精確計算通信雙方的回路時間。

• TCP三次握手

• 連接超時

具有相同的序號值，發送的時間間隔：1s 2s 4s 8s 16s五次重傳，全部失敗後放棄連接並通知。

• TCP四次揮手

• TCP狀態轉移圖

• connect失敗原因：

1. connect的目標端口不存在
2. connect在超時時間內未收到服務器的確認報文

• TIME_WAIT狀態
  1. 可靠終止TCP連接
  2. 保證讓遲來的TCP報文有足夠的時間被識別並丟棄（2*MSL）
• 復位報文段

1. 訪問不存在的端口

2. 異常終止鏈接（SO_LINGER）
3. 處理半打開連接

• 延遲確認（服務器端）

不馬上確認上次收到的數據，在一段延遲後查看是否有數據要發送，與確認報文一起發送，減少TCP報文的數量。

• 超時重傳

與連接超時一樣，一共執行5次，五次均失敗的情況下有ARP和IP接管（發送廣播查詢ip）。

• 擁塞控制

SWND（一次性寫入的數據）太小，會導致網絡延遲。太大，會導致網絡擁塞，頻繁丟包。

判斷擁塞發生的方法：

1. 傳輸超時（TCP重傳定時器溢出）

2. 接收到重復的確認報文段

慢啟動和擁塞避免（通過RTT時間判斷）：CWND從1開始以次方的方式增加，知道達到ssthresh的值，每次收到確認加一。一旦發生擁塞，ssthresh的值減半，CWND重新從1開始次方增加。

快速重傳和快速恢復（每收到一個無序報文就立即發出重新確認）：快重傳因為收到了三個重新確認報文，則不必等他超時。快速恢復時ssthresh減半，CWND減半並每次收到確認後加1。

TCP/IP 總結