传输/网络层(传输网络层包括)

模块一：互联网与传输层协议

01 | 漫游互联网：什么是蜂窝网络

ISP本地网络服务提供商（Internet Service Provider）

交换技术的本质，就是让数据切换路径。因为，网络中的数据是以分组或封包（Packet）的形式传输，因此这个技术也称作封包交换技术（Packet Switch）。

移动网络（无线信号构成了通信链路）核心（蜂窝塔即基站） 正六边形结构

家用网络结构，家用电器蓝牙控制器，因为便宜的物联网设备不上wifi芯片上便宜的蓝牙芯片。

网络基础设施往往不能一次性传输太大的数据量，因此通常会将数据分片传输。如果一个封包损坏，只需要重发损坏的封包，而不需要重发所有数据。

02 | 传输层协议TCP：TCP为什么握手是3次，挥手是4次？

TCP（Transport Control Protocol）传输层协议，host-to-host数据的可靠传输，支持全双工，是连接导向的协议。

TCP要实现主机到主机的通信，需要知道主机的网络地址。但是tcp不负责地址到地址的传输，把ip地址交给网络层处理。

数据链路层负责信号在两个设备间传输，物理层提供zui底层的传输能力（传输介质）。

连接是网络行为状态的记录（传输层概念），会话（Session）是应用的行为（应用层）。

3次握手是因为，可以同时发syn+ack，四次挥手是因为分段发送ack跟fin。

03 | TCP的封包格式：TCP为什么要粘包和拆包？

稳定性，效率（并行线路），收发数据存在缓冲区。

Sequence Number 和 Achnowledgment Number 是保证可靠性的两个关键，发送接受了多少数据。针对对方。

Checksum 是校验和，用于校验 TCP 段有没有损坏。

Data Offset偏移量，表达数据从哪个字节开始。

滑动窗口zui关键的功能，保证TCP稳定性跟流量控制工具

04 | TCP的稳定性：滑动窗口和流速控制是怎么回事？

快速重传（催促机制）：1，2，4到了3没到，就会多次发送3的ack，接收方收到多段3的ack会重发3.

发送、接收窗口的大小可以用来控制TCP 协议的流速。

实际操作中窗口大小单位是字节数。

05 | UDP协议：TCP协议和UDP协议的优势和劣势？

UDP（User Datagram Protocol），目标是在传输层提供直接发送报文的（Datagram）能力。Datagram是传输的zui小单位。

源目端口，消息长度，Checksum校验和。

相比TCP，UDP很简单。

HTTP3.0开始使用UDP。

TCP与UDP区别：

TCP/UDP边界开始模糊，理论上任何一个TCP协议构成的应用协议都可以用UDP重构。

TCP 的成功在于它给人们提供了很多现成、好用的能力。UDP zui核心的价值是灵活、轻量、传输速度快。

模块二：网络层协议

06 | IPv4 协议：路由和寻址的区别是什么？

IP协议会遇到的问题：

封包损坏（数据传输过程中被损坏）；

丢包（数据发送过程中丢失）；

重发（数据被重发，比如中间设备通过 2 个路径传递数据）；

乱序（到达目的地时数据和发送数据不一致）。

主要问题：延迟，吞吐量 bps，丢包率

IP协议的工作原理

接收IP协议上方的host-to-host协议传来的数据，进行拆分：分片！

IP协议，给数据封包增加一个协议头。

Type Of Service 服务的类型 四种！

低延迟，高吞吐量，低丢包率，低成本

Identification（报文的 ID），发送方分配，代表顺序。

寻址：找到顶层网络——下层——再下级——定位设备

路由：目的在其他局域网中，通过网关连接，通往下个网络的路径，选择其中一个网关。

07 | IPv6 协议：Tunnel 技术是什么？

跟IPV4一样的原理。zui核心的能力是确保数据可以从发送主机到达接收主机。

8个16位总共128位。16进制表示，可以省略前64bit的0，只能出现一次：：./数字，只有数字位有数据其他都是0。

IPv6寻址

全局单播寻址：一对一 （定位网络中的设备）

站点前缀，48bit，ISP或者RIR分配。

子网号：16bit，用于站点内部分子网。

接口号：64bit，用于站点内部分设备。

本地单播：类似ipv4的一个内部网络，要求地址必须以fe80开头，类似我们 IPv4 中127开头的地址

很多公司还是需要一个内部网络的。这种情况在 IPv6 的设计中属于局域网络。 后面 64 位的 0，然后接上 54 位的设备编号。

分组多播：广播，将消息发送给多个接受者

IPv6 中设计了分组多播，来实现广播的能力。当 IP 地址以 8 个 1 开头，也就是ff00开头，后面会跟上一个分组的编号时，就是在进行分组多播。

任意播

本质是将消息发送给多个接收方，并选择一条zui优的路径。

ipv6跟ipv4兼容情况

之间互相通信：dns查询dns64，通过nat64路由器将ipv6地址转换为ipv4。

两个ipv6被ipv4隔离：隧道！Tunnel

解决了的问题：地址耗尽，减少子网，更小的封包头体积，提升了性能

08 | 局域网：NAT 是如何工作的？

局域网数据交换（mac地址）

设备间通信的本质是设备拥有的网卡间进行通信。ITEF要求每个设备拥有一个唯一的编号MAC地址。

网卡网卡间需要交换机跟网线。

MTU，zui大传输单元。链路层网络允许的zui大传输数据组大小。因此IP协议要根据MTU拆分封包。

MSS，zui大段大小。传输层概念

ARP(地址解析协议)

逐级缓存的设计减少arp请求。

本地—广播查询—交换机——广播给其他接口

缓存的失效时间，更新策略，数据结构

网络接口发送数据需要三个字段，源目mac跟数据。

家用路由器也具备交换机功能，但是当arp表很大，还是需要专门的交换设备。

内网，通过路由器转发，源目mac地址会变换。

连接外网（NAT技术，网络地址转换技术）

私有ip通过nat转换为公网ip发送给服务器。zui核心的能力，就是能够将内网中某个 IP 地址映射到外网 IP，然后再把数据发送给外网的服务器。1.NAT需要作为一个中间层替换IP地址 2.NAT需要缓存内网IP地址，出口IP+端口的对应关系

链路层发送数据靠的是mac地址

09 | TCP 实战：如何进行 TCP 抓包调试？（爷很会用！略过）

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