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文章目录
1. 各层主要协议
应用层负责处理应用程序的逻辑。数据链路层、网络层、传输层负责处理网络通信细节，这部分必须既稳定又高效，因此它们都在内核中实现。
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数据链路层
ARP协议：IP——》MAC 工作原理：主机向自己所在网络广播一个ARP请求，该请求包含目标机器的网络地址，此网络上的其他机器都将收到这个请求，但只有目标机器会回应一个ARP应答，其中包含自己的物理地址。 -
网络层
IP协议：根据数据包的目的IP地址来决定如何投递 ICMP协议：检测网络连接 *回应网络错误，比如目标不可达和重定向 *查询网络信息，比如ping程序使用ICMP报文查看目标是否可以到达 -
传输层
TCP协议：为应用层提供可靠的、面向连接的、基于流的服务（超时重传、数据确认） UDP协议：为应用层提供不可靠的、无连接的、基于数据报的服务 -
应用层
telent协议：远程登入协议 OSPF协议：动态路由更新协议 DNS协议：域名——》IP地址，端口53 HTTP协议：端口80
2.IP协议
2.1 IP服务特点
提供无状态、无连接、不可靠的服务。
- 无状态：接收端无法处理乱序和重复的IP数据报，只要收到了完整的IP数据报，就将其数据部分上角给上层协议
- 第N个IP数据报比第N+1个IP数据报先到达接收端
- 同一个IP数据报经过不同路径多次到达接受端
2.2 IP分片
分片可能发生在发送端，也可能发生在中转路由器上，而且可能在传输过程中被多次分片，但只有在最终目标机器上，这些分片才会被内核中的IP模块重新组装。
2.3 IP的路由机制
- 查找路由表中和数据报的目标IP地址完全匹配的主机IP地址。如果找到，就使用该路由项，没找到转步骤2
- 查找路由表中和数据报的目标IP地址具有相同网络ID的网络IP地址。如果找到，就使用该路由项，没找到转步骤3
- 选择默认路由项
route命令修改路由表
3. TCP协议
3.1 TCP服务特点
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双方必须为连接分配必要的内核资源，完成数据交换后，通信双方都必须断开连接释放系统资源
字节流：
发送端连续发送多次写操作，TCP模块先将数据放入TCP发送缓冲区中，然后将待发送数据封装成一个或多个TCP报文段发出
接受端收到一个或多个TCP报文段，依次放入TCP接受缓冲区中，并通知应用程序读取。应用程序可以一次将TCP接受缓冲区中的数据全部读走，或分多次读。
可靠：
应答机制
超时重传
字节流服务、数据报服务区别
- 字节流服务：
- 当发送端应用程序连续执行多次写操作时，TCP模块现将这些数据放入TCP发送缓冲区中。当TCP模块正则开始发送数据时，发送缓冲区中这些等待发送的数据可能被封装为一个或多个TCP报文段发出。
- 当接受端收到一个或多个TCP报文段后，TCP模块按照TCP报文段的序号依次放入TCP接受缓冲区中，并通知应用程序读取数据。接收端应用程序可以一次性将TCP接受缓冲区中的数据全部读出，也可以分多次读取 ，这取决于用户指定的应用程序读缓冲区的大小。
- 数据报服务：
- 发送端应用程序每执行一次写操作，UDP模块就将其封装成一个UDP数据报并发送之。接收端必须及时针对每一个UDP数据报执行读操作，否则就会丢包。如果用户没有指定足够的应用程序缓冲区来读取UDP数据，则UDP数据将被截断。
3.2 复位报文段（RST）
通知对方关闭连接或重新建立连接，通知窗口大小为0，对方不能回应复位报文段
产生的情形：
- 客户端访问一个不存在的端口
- 使用异常终止，给对方发送一个复位报文段，发送端等待发送的数据将全部丢弃
- 半打开连接：一端关闭连接，但对方没有收到结束报文段，对方还维持着原来的连接，若对方写入数据，则会收到复位报文段。
3.3 Nagle算法
- TCP连接的双发在任意时刻都最多只能发送一个未被确认的TCP报文段，在该报文段的确认到达之前不能发送其他报文段。
- 发送方在等待确认的同时整合要发送的小数据，在确认到来时以一个TCP报文段发送，减少网络上小数据报文段的数量。
- 自适应性：确认到达的越快，数据发送的越快
3.4. 拥塞控制
提高网络利用率、降低丢包率、保证网络资源对每条数据流的公平性。
SWND：发送窗口，限定了发送端能连续发送的TCP报文段数量；太小会引起网络延迟、太大导致网络拥塞
SMSS：发送者最大段大小
CWND：拥塞窗口
RWND：接受通告窗口，接收方发送，告知对方本端接收缓冲区的大小
ssthresh：慢启动门限
发送窗口的大小=min（CWND，RWND）
发送端判断拥塞发生：
- 传输超时
- 连续接收到3个重复的确认报文段