一、协议是什么
1. 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或规定称为网络协议
2. 计算机网络体系结构
（1）定义：计算机网络的各层及其协议的集合，有OSI（七层）、 TCP/IP（四层）
（2）五层协议的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层
二、物理层
1. 任务：确定硬件接口特性，屏蔽硬件差异
2. 常用名词：信道、码元、信噪比
3. 信道复用技术
（1） 频分（同时不同带宽）、时分（不同时同带宽）、统计时分（动态时分）
（2）波分（光的频分复用）
（3） 码分：对码元（0、1）进行编码组成码片，不同用户使用不同码片通信
4. 宽带接入技术
（1）非对称数字用户线ADSL
（2） 改造电话线
（3）上下行速度不一致
（4）光纤同轴混合网HFC
（5）改造有线电视网
（6）两线混合
（7）多种光纤接入方式FTTx
（8）FTTH光纤到户
（9）......
三、数据链路层
1. 任务：主机与主机之间的通信
2. 数据单元：帧（首部+数据部分+尾部）
3. 基本问题
（1）封装成帧：帧定界、最大传送单元MTU（数据部分长度上限）
（2）透明传输：区分数据和控制字符
（3）差错检验（但可靠传输由上层协议（如TCP）完成）
* 比特差错：循环冗余检验CRC
* 帧丢失、帧重复、帧失序：帧编号、确认和重传机制（逐渐摒弃）
4. 点对点协议PPP
（1）需求：简单、封装成帧、透明性、多种网络层协议、多种类型链路、差错检测、检测连接状态、最大传送单元、网络层地址协商、数据压缩协商
（2）组成：封装方法、链路控制协议LCP、网络控制协议NCP
（3）帧格式：定界符0x7E+地址字段0xFF+控制字段0x03+协议字段（区分信息字段内容为IP数据报orLCPor网络层控制数据）+信息字段（最大1500字节）+帧检验序列FCS+定界符0x7E
（4）透明传输实现
* 字节填充：信息字段添加转义符0x7D
* 零比特填充：五个连续1填充一个0
（5）PPP协议工作状态
* 链路静止：用户PC与ISP的路由器无物理层连接
* 链路建立
* 发送LCP的配置请求帧：协商最大帧长、鉴别协议、是否适用地址和控制字段
* LCP链路建立，进入鉴别状态
* 鉴别发起方身份，此时只能传送LCP协议的分组、鉴别协议的分组、监测链路质量的分组
* 鉴别成功，进入网络层协议状态
* PPP链路两端的NCP协议根据网络层协议的不同配置对应的控制协议（，是用来建立和配置不同的网络层协议的），如IP协议要使用NCP中的IP控制协议IPCP
* 网络层配置完毕，进入链路打开状态
* 链路打开
* 进行数据通信
* 检查链路状态
* 回送请求LCP分组和回送送达LCP分组
* 数据传输结束
* 终止请求LCP分组和终止确认LCP分组
* 进入链路终止状态
* 链路终止
* 调制解调器载波停止后，回到链路静止状态
5. 使用广播信道的数据链路层
（1）主要应用：局域网，以太网属于局域网
（2）局域网的数据链路层分为两个子层
* 逻辑链路控制LLC（逐渐消失）
* 媒体介入控制MAC
（3）通信适配器，旧称网卡
* 处理器：串并行传输转换
* 存储器：缓存数据
（4）CSMA/CD协议，即载波监听多点接入/碰撞检测 （半双工通信）
* 多点接入即多台计算机连接在一根总线上
* 载波监听就是检测信道
* 碰撞检测就是边发送边监听
* 碰撞原因：电磁波在1km电缆的传播时延约为5微秒
* 碰撞处理：截断二进制指数退避（以太网）
6. 使用广播信道的以太网
（1）以太网特点：无连接，不编号，不确认；曼彻斯特编码信号
（2）组成
* 星型拓扑
* 集线器（多接口转发器）+双绞线
（3） 以太网的MAC层
* 硬件地址，即物理地址、MAC地址
* 固化在适配器的ROM中的地址
* 唯一标识符
* IEEE的注册管理机构RA是局域网全球地址的法定管理机构
* MAC帧格式（字段名称 长度）
* 前同步码7+定界符1+目的地址6+源地址6+类型2+数据46~1500+FCS4
（4）拓展的以太网
* 物理层：使用光纤拓展主机与集线器之间的距离；多个集线器相连
* 数据链路层
* 使用网桥
* 任务：对MAC帧进行转发和过滤
* 内部结构：网桥连接多个以太网，每个以太网成为一个网段，在网桥中保存网段与接口对应关系（转发表）
* 好处：过滤通信，增大通信量；可连接不同物理层、不同MAC子层和不同速率；等
* 透明网桥：透明指以太网上的站点看不见网桥；即插即用，自学习转发表
* 源路由网桥：首先向目的站发送一个发现帧遍历以太网，并记录途经点返回信息；选择最佳路由；发送帧时，帧首部包含路由（源路由网桥）选择
* 多接口网桥——以太网交换机
四、 网络层
1. 任务：多个网络通过路由器互连
2. 网际协议IP
* IP地址:={<网络号>,<主机号>}
3. 地址解析协议ARP
* IP地址解析到MAC地址
4. IP数据报的格式
* 首部
* 版本、首部长度、区分服务、总长度、标志、片偏移、生存时间、协议、首部校验和、源地址、目的地址（、可变部分）
5. IP层转发分组的流程
（1）主机发送、路由转发
（2）路由表（目的网络地址，下一跳地址）：按主机所在的网络地址制作路由表
6. 子网、超网（无分类编址CIDR）
7. 网际控制报文协议ICMP
* 提供差错和异常报告
* 以IP数据报形式发送
* 种类：ICMP差错报告报文；ICMP询问报文
8. 路由选择算法
* 内部网关协议
* 路由信息协议RIP
* 仅和相邻路由器固定时间间隔交换信息（路由表）
* 路由表：目的网络、距离（跳数）、下一跳
* 报文格式：首部+路由信息封装在UDP用户报中
* 缺点：好消息传得快，坏消息传得慢
* 开放路径优先OSPF
* 使用链路状态协议
* 洪泛法散播路由信息
* 报文：封装在IP数据报中
* 外部网关协议
* 边界网关协议BGP
* BGP发言人
* 树形结构
* 报文：封装在TCP报文中
9. IP多播
* 即一对多的通信
* 主机发送一次，路由转发多次
* 多播组的标识符：D类地址
* 网际组管理协议IGMP
* IGMP使多播路由器知道多播组成员信息
* 多播路由选择协议
* 洪泛与剪除
* 隧道技术
* 基于核心的发现技术
10. 虚拟专用网VPN
* 专用网络互连，因特网加密转发
11. 网络地址转换NAT
* 通过NAT路由器，专用网内的主机与因特网相连
五、 运输层
1. 任务：进程之间的通信
2. 端口
* 应用层各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址
* 分类：服务器端使用的端口号（熟知端口号0~1023、登记端口号1024~49151）；客户端使用的端口号（49152~65535）
3. 用户数据报协议UDP
* 特点：无连接；尽最大努力交付（非可靠）；面向报文；没有拥塞控制；首部开销小
* 首部格式（源端口和目标端口、长度、校验和）
4. 传输控制协议TCP
（1）特点：面向连接；点到点；可靠交付；全双工通信；面向字节流
（2）TCP的连接
* TCP连接的端点：套接字socket=（IP地址：端口号）
* TCP连接：：={scoket1，socket2}
（3）首部格式：源端口和目标端口、数据偏移、紧急URG、紧急指针、推送PSH（PuSH）、复位RST（ReSet）、（同步SYN、确认ACK、终止FIN）、窗口、校验和、选项
（4）可靠交付的实现
* 停止等待协议：超时重传；选择确认
* 连续ARQ协议：滑动窗口
（5）流量控制（发送速率控制）
* 不要太快——窗口大小
* 不要太慢——发送时机
（6）拥塞控制
* 慢开始和拥塞避免
* 快重传和快恢复
* 随即早期检测RED：队列最小门限；最大门限
（7）连接管理
* 连接建立——三次握手
* 连接释放——四次挥手
六、 应用层
1. 任务：通信服务如何提供给应用进程
2. 客户-服务器方式
3. 域名系统DNS
* 联机分布式数据库系统
* 域名结构
* 域名服务器：以“区”为单位
4. 文件传输协议FTP
5. 简单文件传输协议TFTP
6. 远程终端协议TELNET
7. 万维网WWW
（1）URL：<协议>://<主机>:<端口>/<路径>
（2）超文本传送协议HTTP
* 默认端口号80
* 代理服务器，万维网高速缓存
* 报文结构
* 分类
* 请求报文
* 请求行的方法： OPTION、GET、HEAD、POST、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT
* 响应报文
* 状态行的状态码：1xx表示通知信息；2xx表示成功；3xx表示重定向；4xx表示客户差错；5xx表示服务器差错
* 格式
* 开始行：分为请求行、状态行
* 首部行：说明浏览器、服务器或报文主体的信息
* cookie
* 记录了用户标识和用户操作
（3）文档
* HTML
* 动态文档：服务器脚本
* 活动文档：客户端脚本
（4）信息检索
* 全文检索
* 分类目录
8. 电子邮件：用户代理UA
9. 动态主机配置协议DCHP
* 发现报文
* 提供报文
* DCHP中继代理
* 租用期
10. 简单网络管理协议SNMP
11. 系统调用和应用编程接口
* 系统调用接口，又叫应用编程接口API
* 应用程序和操作系统之间的接口
* 应用程序启动系统调用，传递给操作系统控制执行具体任务
七、网络安全
1. 安全性威胁：被动攻击；流量分析；主动攻击；篡改、恶意程序、拒绝服务
2. 数据加密
* 密码编码、密码分析
* 对称密钥密码体制：算法公开；密钥保密
* 公钥密钥密码体制：加密密钥公开；解密密钥保密
3. 数字签名
* 目的：报文鉴别、报文的完整性、不可否认
4. 鉴别
（1） 报文鉴别
* 每个报文都鉴别
* 报文鉴别码MAC：已签名的报文摘要MD
（2） 实体鉴别
* 一次通信鉴别一次
5. 密钥分配
* 对称密钥的分配：密钥分配中心KDC
* 公钥的分配：认证中心CA
八、无线网络和移动网络
九、新技术
### IPv6
### P2P