第一二章知识点

面向连接

TCP协议在传输数据的时候，需要在发送数据之前，先建立一条点到点的连接。

点到点（point to point）：在TCP的通讯中，永远只有通讯双方，而不存在第三方。

连接：不是指物理链路上的连接，而是一种逻辑上的连接。

TCP的报文结构

报文中的一些参数，其作用和我们建立连接是强相关的。

区分不同的TCP连接主要靠四个参数 --- 源IP地址，源端口，目标IP地址，目标端口。所以，这四个参数被称为是TCP连接的“四元组”。四元组可以唯一的标识一条TCP连接。

TCP的异常连接

主机就会给发送源发一个TCP报文段，将其中的RST标记位置1。用来中断这次连接。

TCP的可靠传输机制---连接确认机制，重传，流控、校验和。

连接确认机制

做法：TCP协议保证对方能够收到本端发送的数据段，就是让对方回复一个确认报文段，

这个确认报文段其最主要的标志就是TCP头部中的一个标记位ACK将置1，同时激活了确认序列号。确认序列号的做法

重传机制---超时重传

RTT（Round-Trip Time）往返时间----衡量超时重传的参数

RTT往返时间 --- 指的是发出端将数据发出后，直到接收到对端反馈的确认报文

RTO（Retransmission Timeout 超时重传时间）

RTO是一个动态变化的值

超时间隔加倍

超时间隔加倍原因：在网络环境拥塞时，如果还是不停的去重传报文段，只会使拥塞加重。所以，TCP采用了这种超时间隔加倍的方式，来缓解这一点。

快速重传机制

超时重传的问题就是这个超时间隔会越来越长，这样超长时间的重传间隔，会加重端到端之间的时延。在TCP中，发送方可以通过接收方的反馈，在超时时间到达前，意识到数据包丢失的现象，并进行重传。

失序报文：接受方在收到一个数据段中的序列号大于自己期望的序列号，这就说明自己期望的报文可能在茫茫网海中丢失了。

冗余ACK（Duplicate ACK）：服务器将会通过再次发送携带确认序列号未丢失报文序号的确认报文，并且连续发送三次。（如上图所示）TCP就是通过这种方式来告知对端，这个报文已经丢失了，期待对方重传。

流控机制

目的：为了防止发送方发送流量过大，导致接收方缓存区溢出的问题

滑动窗口

窗口大小：由接收方通过TCP报文中的窗口字段通知发送方

小窗口处理

零窗口：如果接收方的缓冲区已满，会将窗口大小设置为0，发送方暂停发送数据，直到接收方通知新的窗口大小。

接收方：窗口通告的最小值。这个最小值通常选择MSS或者1/2缓存空间这两个值中较小者。当窗口值小于其二者较小者的值时，将通告窗口值为0。

发送方：而发送方一般的策略是启用延时处理，只有在满足以下两个条件中任意一个时，才会发送数据，否则，将一直囤积数据，直到满足任一条件为止。

条件一：要等到窗口大小 >= MSS 并且 数据大小 >= MSS；

条件二：收到之前发送数据的ack回包；

TCP的拥塞控制

目的：

TCP会观察网络的拥堵情况，如果网络拥塞严重的话，则将降低发送量，以缓解网络塞情况

TCP拥塞判断

TCP将连接中出现的丢包行为，视为拥塞的表现。

丢包形式：

• 数据包确认超时时收到来自接收方发送的3个冗余ACK；

TCP拥塞控制方法：

拥塞窗口：

除了接收方的窗口大小，发送方还会维护一个拥塞窗口，用于控制网络拥塞情况下的数据发送速率。网络没有拥塞，拥塞窗口值大些， 反之，拥塞窗口值小些。

拥塞窗口大小：动态调整，拥塞窗口大小可达1---几百个MSS，受到拥塞窗口和接收窗口共同影响，取两者最小值，一般最小是1个MSS

拥塞控制方法及过程

慢启动算法：在连接刚建立时，拥塞窗口的大小通常初始化为1个MSS，在慢启动阶段，每收到一个应答确认，拥塞窗口大小就会增加a的n次方个MSS，因此拥塞窗口大小呈指数增长。

慢启动门限（ssthresh）：为了防止拥塞窗口增长过大造成网络拥塞

拥塞窗口 < ssthresh，使用慢启动算法；

拥塞窗口  > ssthresh，使用拥塞避免算法；

拥塞窗口 = ssthresh，既可以使用慢启动算法，也可以使用拥塞避免算法。

拥塞避免算法：当拥塞窗口大小达到慢启动阈值时，TCP进入拥塞避免阶段。在这个阶段，每收到一个ACK确认，拥塞窗口大小增加1个cwnd，因此拥塞窗口大小呈线性增长。

拥塞发生：

快速恢复：在快速重传之后，TCP进入快速恢复阶段，拥塞窗口大小减半，并继续发送数据

四种网络类型

出现原因：对于不同的二层链路类型的网段，OSPF会生成不同的网络类型

多点接入网络（MA）------一条网段内上出现多个设备

   广播型多点接入（broadcast）----支持广播，所有设备之间能互访，例如：以太网

（NOn-Broadcas Multi-Access）：非广播型多点接入-----不支持广播，例如：帧中继网络

广泛应用在运营商的接入网中，可以用一根线连接多个宽带用户，并且每个用户之间是隔离的，互不影响，节省运营商成本。

P2MP（点到多点网络）point-to-Multipoint

点到多点网络，由其他网络类型手动更改：例如在ospf接口下：ospf network-type 网络类型

模拟组播发送协议报文（帧中继建立子接口模拟组播发报文），需要手动指定邻居；

点到点网络（P2P）point-to-point

特点：一个网络中只有两台设备，即一根线只能连接两个设备

点到点网络的搭建：使用串线连接设备的串线接口（serial），形成一个P2P网络

串线：VAG视频线、console配置线

数据链路层协议

MA网络：

以太网协议

定义：以太网不是一个网络，而是一个协议，传输标准EthernetII 类型帧的网络

特征：多路访问，广播式的网络，需要使用MAC地址对设备进行区分和标识

所属类型：可细分至BMA----因为其支持多点接入和广播行为

构建方法：使用以太网线连接设备的以太网接口，形成的网络是以太网络，所运行的二层协议就是以太网协议

以太网线：同轴电缆、光纤、双绞线

以太网接口：设备一般提供百兆、千兆、万兆接口

以太网特色：可以提供极大的传输速率---频分技术：一根铜丝上其实可以同时发送不同频段的电波而互不干扰，实现数据的并行发送，起到叠加带宽的效果。

P2P网络：

HDLC协议，High-Level Data Link Control--高级数据链路控制协议，

私有协议，厂商之间不兼容

分类：

标准HDLC：ISO组织根据SDLC（面向比特的同步数据链路控制协议）发展改进而来

非标准HDLC:各个厂家在ISO标准的HDLC上再进行修改而成

PPP基本概念：

ppp协议，公有协议，所有厂商兼容，支持同步和异步线路；

      同步、异步本质区别：所有电路是否在同一时钟沿下同步地处理数据。

特点：

• IP地址可以正常通信协议支持验证，具备错误检测能力，但不具备纠错能力；
• IP地址；（一侧给另一侧设备分配IP地址）兼容性较好，可同时支持多种网络层协议；

ppp数据帧封装结构：

Flag:固定长度8位，固定取值：0X7E

address:固定长度8位，固定取值：0XFF---目标MAC地址

control:固定长度8位，固定取值：0X03

protocol：协议字段，表明其信息部分所采用的协议类型（LCP/NCP）

Information：数据

FCS：帧校验序列---确保数据完整性

ppp协议的组成：

主要由LCP、NCP以及用于网络安全的可选验证协议族组成

LCP：链路控制协议--主要是完成ppp会话建立第一阶段的协商

NCP：网络控制协议：完成ppp会话建立的第三阶段，针对网络层协议进行协商，IP地址协商。

ppp工作过程：

总结：

• --LCP建立：通过相互发送LCP协议数据包来商议，如：MTU、是否需要认证，以及使用什么方法认证、链路通信模式、接口速率
• --ppp认证（可选项）
• --NCP协商---IP地址协商

PPP验证：

方式一：PAP验证

方式二：CHAP验证​​​​​​​

ppp mp简介：

MP（multilink ppp），将多个ppp链路捆绑后，当做一条链路使用；

MP可以实现增加带宽、负载分担、链路备份以及降低报文时延

配置方式：用MP-GROUP配置