TCP/IP协议和路由协议
TCP/IP协议和IP地址
- 起源：
- 特点：
⑴ 开放的协议标准： 可以免费使用，并且独立于特定的
计算机硬件与操作系统。
⑵ 独立于特定的网络硬件： 可以运行在局域网、广域网
,更适用于互联网中。
⑶ 统一的网络地址分配方案： 使得整个TCP/IP设备在网
中都具有唯一的IP地址。
⑷ 标准化的高层协议： 可以提供多种可靠的用户服务
- .TCP/IP的层次结构
在每一层工作者不同的设备：
同时，在每一层有有着不同的协议：
展开来讲：
应用层
有六个协议，面向不同的网络应用引入不同的应用层协议。
传输层
TCP：传输控制协议（TCP），基于连接的可靠数据传输系统，在网络层实现流量控制和窗口机制；Web应用程序（包括网页浏览）、电子邮件传输（如SMTP）、文件传输服务（如HTTP）。
UDP：用户数据报协议，无连接，不可靠。域名，视频流。
(1)TCP是如何建立连接的？
通过三次握手建立连接
服务器主动地等待一个 incoming 的连接请求, 由 client 发送连接请求, 并在接收到响应前配置一些参数. 客户端收到 server 的确认应答后, 确认响应已到达对方, 接着双方均进行确认后建立连接.
三次握手建立连接：
一次：SYN=1.ACK=0;
二次：SYN=1.ACK=1;
三次：SYN=0,ACK=1.
通过三次握手机制完成连接建立过程是一个同步的行为，在此过程中双方会交换起始序列号信息以确保后续每一个字节的数据传输
(2)TCP是如何释放连接的？
任一端在不需传输数据时可以发送一个带有FIN标志位的TCP数据段
当FIN被确认的时候，该方向的连接被关闭
当双向连接都关闭了的时候，连接释放
然而由于最后一条消息的发送者未能得知信息是否已送达（两军问题），因此采用了定时器机制
当一方发出FIN数据段后，在预设的时间间隔内未收到响应时，则会释放连接。
另一方最终会注意到连接的对方已经不在了，超时后连接释放
半开放连接的处理方式…
TCP通过四次挥手来释放连接：
网络层
分组报文通过传输路径从源端经过到目的端；网络管理机构分配逻辑地址，并对数据包进行路由管理和传输管理。
分组报文通过传输路径从源端经过到目的端；网络管理机构分配逻辑地址，并对数据包进行路由管理和传输管理。
数据链路层
数据链路层协议有许多种，都会解决三个基本问题：
封装成帧、透明传输、差错检测。
IP地址：
IP:采用尽力而为（best-effort）方式将数据从源端传输至接收端。使用IP地址来标识计算机间的连接关系。在TCP/IP模型中，IP地址分为五种类型：保留地址（包括全零、全1、广播地址等）、网络 address 和环回 address 等等。
IP地址采用32位二进制数据表示，在实际应用中总计支持大约43亿个不同的IP地址。由于其较长的长度导致难以记忆，在网络系统设计中通常将其划分为四个八位一组的部分，并通过点号‘.’将各部分区分开来。每个八位部分转化为十进制数值范围在0到255之间的对应值即可完成完整的IP地址编码。
地址的层次结构
地址的分类
其中，
A类地址：
B类地址：
C类地址：
保留的的IP地址：
IP地址类型
- 网络地址：代表一个IP网络中的特定位置，在该IPV4子网范围内保留了一个最小的有效IP作为本子网的主要入口点；其主机端口处的所有机器端口均为零配置。
- 广播地址：一个专门用来向该子网内的所有机器发送数据的独特标识符；它将广播数据封装到最大长度的数据包中传输。
- 主机地址：在单个IP上可以分配给一台特定终端设备的一组唯一标识信息。
子网划分
随着局域网规模的扩大难以单独进行管理和维护因此需要将其划分为多个子网以提高管理效率从外部来看这些子网络仍然被视为一个整体这一点可以从路由器的路由表中体现出来具体而言外部 router 仅对应于单一的一条路由以实现对外连接而像高校这样的组织通常会根据学院或系别来划分网络区域每个区域由相应的边界 router 进行管理最后通过使用 subnet mask 的机制实现内部网络地址的有效转发
路由器通过按位逻辑乘法运算将目的IP地址与子网掩码执行计算得到目的网络地址。这种机制使得路由器无需存储所有主机的IP地址信息，并因而降低了路由表的容量。
划分子网实际上构成了网络---子网---主机的三级层次结构。
子网掩码：两种表现方式：点分十位制和/网络位。
A\B\C三类地址的缺省子网掩码
A：255.0.0.0（/8）
B:255.255.0.0(/16)
C:255.255.255.0(/24)
子网规划的任务：通过向主机借位来创建子网，把大网络划分为小网络。
划分方式（1）主机要求规划：IP地址需求数<=2n(n是主机位数)，借位数=8-n
计算表：
（2）按照网络数要求规划：
根据子网数，确定借位，子网数<=2n（n是借的位数）
IP寻址
依据目标IP地址进行查询以确定目标网络路径（类似于邮件传输流程）。核心设备包括路由器，在最后一跳之前MAC地址解析机制介入；另一端通常由交换机完成连接处理。
路由器收到分组的处理过程：解封装；确定目的网络，查表；转发。
路由器决策的方式：路由表。
注：MAC寻址、；根据目的MAC地址，找到目的机的过程。
两种寻址方式的比较：
- 网络覆盖范围存在差异，在以太网中使用 MAC 地址适用于小型网络环境；而 IP 地址则用于实现跨网通信功能。
- 在计算机网络领域中，默认情况下采用的是以太网 MAC 地址（平面型地址）作为基础接口标识；而互联网则使用具有层次化架构特点的 IP 地址作为标准标识。
- 在 OSI 模型中进行划分时发现 MAC 寻址功能主要应用于第2层（数据链路层），而 IP 寻址则对应于第3层（网络层）。
- 在实际应用中发现 MAC 地址资源较为丰富不会出现耗尽的风险；而在 IP 场景下由于其特殊的编码方式正在面临资源耗尽的问题。
- 在表示方法上两者有着显著的区别，在技术规范中明确指出 MAC 地址采用十六进制编码方式；而互联网 IP 地址则遵循点分十进制编码规则。
路由协议
直连路由： 学习感知，直连子网的路由。
静态路由： 人工配置，管理员手工配置的的路由
一种典型的静态路由配置方式是默认/缺省路由设置，在无法找到路径时可在此处进行转发操作。通过这种配置可确保数据传输的可靠性并优化网络资源利用效率；同时这种方式还能降低网络设备的工作压力。
动态路由系统通常基于路由选择协议运行，并且能够自动生成地建立、更新与维护网络路径。这种系统特别适用于大型网络环境且经常发生变动的情况。
络。
计算最优路径装载最优路径到路由表引导IP分组转发
度量路径的代价？
路径长度：从源到目的代价总和为路径长度，hop；
带宽：链路的最大传输能力以及网络流量；
延迟（传输时间）、可靠性（误码率）、负载（网络资源的使用率）等。
距离矢量路由选择协议（距离矢量DV和链路状态路由选择LS）
DV的工作原理：维护、交换、更新。收敛慢。
路由信息协议RIP（路由信息选择协议）
主要特点：一种常见的DV路由选择协议基于跳数这一衡量标准运行，在节点间传输数据时会计算路径长度。当度量达到15跳时，默认情况下目的网络认为该路径不可行。每30秒定期同步完整的路由信息数据
问题：随着交换过程不断深入, 路径代价趋于无穷大。因此, 设置为15跳未必理想。（无限递增计数可能导致路由形成循环。）
解决办法：定义路径代价的最大数。水平分割、毒性逆转、抑制定时器等。
产生问题的根源：站的不高，看的不远。