计算机网络知识梳理
要梳理计算机网络的知识，我的起点是3个问题：
- 什么是计算机网络？ 把计算机连接起来的，就是网络，把不同的网络连接起来的就是互连网。
- 为什么要构建计算机网络？ 构建计算机网络的目的，就是数据通信，并在数据通信的基础上，实现资源共享。
- 如何实现？ 采用分层结构。
要解决问题，通常有两种方法，一种方法是分解复杂问题，另一种方法是把具体问题抽象化。计算机的分层结构，一方面拆分了复杂问题，使得这个工程易于实现和标准化；另一方面，下层对上层来说，被抽象成了一个接口。
分层结构有三种：OSI标准化的七层模型；方便说明与学习的五层模型；实际采用的TCP/IP协议栈模型。
在此以最常见的五层模型来梳理相关知识。
物理层
功能：物理层屏蔽了传输介质和通信手段的差异，实现了透明传输。传输单位是比特流。
常见的传输介质有：
- 双绞线
- 同轴光缆
- 光纤
- 无介质：无线电波，微波，红外线和激光
数据链路层
功能：实现了同一数据链路上的主机间的通信。将数据封装成帧。用mac地址寻址，mac地址占6字节。
mac帧包含了14字节的首部 & 4字节的FCS校验。
首部中，源/目的mac地址占了12字节，还有2字节的type
常见type有以下4种：
- IP：0x0800
- IPv6：0x8600
- ARP：0x0806
- VLAN：0x8100
帧长的大小有限制（46 - MTU），最小帧长是由于CSMA/CD的原因，最大帧长MTU是为了防止出现超大帧的情况，可以自己设置MTU的大小。
CSMA/CD的核心可以归纳为：先听后发，边听边发，冲突停止，随即重发。需要最小帧长来避免还未检测到冲突就发完了的情况。
CSNA/CD和CSMA/CA的区别是，CA适用于无线信道----不容易检测到信道是否空闲，因此需要先询问是否可以发生，收到确认后再发送。
网络层
功能：实现不同数据链路上的主机间的通信。将数据封装成IP数据包，通过路由器转发，用ip地址寻址。
协议：IP，ICMP，ARP，路由选择协议
路由选择协议有三种：OSPF，RIP，BGP
IP协议分为ipv4以及ipv6，ipv4中的三类私有地址，环回地址，广播地址等.
由于ipv4地址数量不足，出现了很多技术，比如：NAT，DHCP来缓解这种局面。
CIDR：消除了传统的三类子网划分，变成了<网络前缀::主机号>的形式.
ipv4首部结构包含的内容
- 首先包含了版本号，首部长度是可变的，因此需要首部长度和总长度，
- 因为总长度大于MTU，因此需要标识来帮助分片重组，标志来判断分片信息，片偏移。
- 需要生存时间来消除迷路的报文，
- 需要标识上一层的协议
- 需要源/目的ip。
- 还有一个很少使用的区分服务字段。
- 最后要做一个校验。
传输层
功能：实现进程与进程间的通信。传输TCP报文段和UDP数据报
TCP首部：
- 源/目的端口
- 第一个字节的序号，已收到字节的确认号，和首部长度
- 为了流量控制：保留和控制位（6种：RST，SYN，FIN，ACK等），需要接收窗口大小
- 指示优先级较高的数据的紧急指针
- 校验和
UDP首部
- 源/目的端口
- 数据长度
- 校验和
流量控制：滑动窗口机制
拥塞控制：慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复。
应用层
实现应用程序之间的通信。
各种应用层协议：DNS，FTP，http，https。