Internet protocol

Internet protocol#

Protocol defines format,order of messages was sent, received among network entities ,and actions taken on transmission,receipt

192.168.1.1 属于IP 地址的C 类地址，属于保留 IP，专门用于路由器设置。一般来讲这个地址的密码根据路由器厂商的设置会有所不同，但一般会是：用户名（区分大小写）：admin 密码：admin 如果您已经修改了这个密码，请输入您修改后的密码。如果不是您修改的，可以重设路由器管理员来获取这个密码，或者重置路由器设置来恢复设备初始密码。

OSI#

MAC∈datalink LAN 层

常见的网络编程中的问题主要是怎么定位网络上的一台主机或多台主机，另一个是定位后如何进行数据的传输。对于前者，在网络层中主要负责网络主机的定位，数据传输的路由，由 IP 地址可以唯一地确定 Internet 上的一台主机。对于后者，在传输层则提供面向应用的可靠（tcp）的或非可靠（UDP）的数据传输机制。

对于客户端/服务器（C/S）结构。 即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提出申请。服务器一般作为守护进程始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务进程来响应该客户，同时自己继续监听服务端口，使后来的客户也能及时得到服务。

对于浏览器/服务器（B/S）结构。 客户则在需要服务时向服务器进行请求。服务器响应后及时返回，不需要实时监听端口。

二者的区别，取决于怎么看他们，如果使用浏览器，浏览器就是指“客户端”，“client/server” 和 “browser/server”两种体系结构没有真正的区别，没法比较

图片缺失

HTTP TCP IP#

HTTP 规定了每段数据以什么形式表达才是能够被另外一台计算机理解。而 TCP 所要规定的是数据应该怎么传输才能稳定且高效的传递与计算机之间。

HTTP:

200OK 请求成功 400 bad request

Idempotent 幂等性概念：幂等通俗来说是指不管进行多少次重复操作，都是实现相同的结果。

2.REST 请求中哪些是幂等操作 GET，PUT，DELETE 都是幂等操作，而 POST 不是，以下进行分析：

首先 GET 请求很好理解，对资源做查询多次，此实现的结果都是一样的。 PUT 请求的幂等性可以这样理解，将 A 修改为 B

SSL

SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层)是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。SSL 是 “Secure Sockets Layer” 的缩写，中文意思为“安全套接层”，而 TLS 则是标准化之后的 SSL。

TLS

安全传输层协议（TLS：Transport Layer Security）用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成： TLS 记录协议（TLS Record）和 TLS 握手协议（TLS Handshake），是更新、更安全的 SSL 版本。 HTTPS use TLS1.3

HTTP 的核心概念#

除了 HTTP 存在于应用层之外，该协议还有 5 个特点。

1. HTTP 的标准建立在将两台计算机视为不同的角色：客户端和服务器。客户端会向服务器传送不同的请求(request)，而服务器会对应每个请求给出回应(response)。无连接

2. HTTP 属于无状态协议(Stateless)。这表示每一个请求之间是没有相关性的。在该协议的规则中服务器是不会记录任何客户端操作，每一次请求都是独立的。（记录用户浏览行为会通过其他技术实现）

3. 客户端的请求被定义在几个动词意义范围内。最长用到的是 GET 和 POST，其他动词还包括 DELETE, HEAD 等等。

   [GET 和 POST 两种 http 请求方法的区别]#

   GET 和 POST 是 HTTP 请求的两种基本方法, HTTP 的底层是 TCP/IP。所以 GET 和 POST 的底层也是 TCP/IP，也就是说，GET/POST 都是 TCP 链接。**GET 请求没有 body，只有 url，请求数据放在 url 的 querystring 中；POST 请求的数据在 body 中“。但这种情况仅限于浏览器发请求的场景。**GET 和 POST 能做的事情是一样一样的。你要给 GET 加上 request body，给 POST 带上 url 参数，技术上是完全行的通的。

   GET

   “读取“一个资源。比如 Get 到一个 html 文件。反复读取不应该对访问的数据有副作用。比如”GET 一下，用户就下单了，返回订单已受理“，这是不可接受的。没有副作用被称为“幂等“（Idempotent)。

   因为 GET 因为是读取，就可以对 GET 请求的数据做缓存。这个缓存可以做到浏览器本身上（彻底避免浏览器发请求），也可以做到代理上（如 nginx），或者做到 server 端（用 Etag，至少可以减少带宽消耗）

   • 千万不要用 GET 方法传送密码等敏感信息！（发出的数据会在浏览器地址栏中显示出来）

   POST

   在页面里

   标签会定义一个表单。点击其中的 submit 元素会发出一个 POST 请求让服务器做一件事。这件事往往是有副作用的，不幂等的。

   不幂等也就意味着不能随意多次执行。因此也就不能缓存。比如通过 POST 下一个单，服务器创建了新的订单，然后返回订单成功的界面。这个页面不能被缓存。试想一下，如果 POST 请求被浏览器缓存了，那么下单请求就可以不向服务器发请求，而直接返回本地缓存的“下单成功界面”，却又没有真的在服务器下单。那是一件多么滑稽的事情。

   因为 POST 可能有副作用，所以浏览器实现为不能把 POST 请求保存为书签。想想，如果点一下书签就下一个单，是不是很恐怖？。

   POST 方法比 GET 方法更健壮、更安全，而且 POST 方法对数据大小没有限制。

4. 服务器的回应被定义在几个状态码之间：5 开头表示服务器错误，4 开头表示客户端错误，3 开头表示需要做进一步处理，2 开头表示成功，1 开头表示在请求被接受处理的同时提供的额外信息。

5. 不管是客户端的请求信息还是服务器的回应，双方都拥有一块头部信息(Header)。头部信息是自定义，其用途在于传递额外信息（浏览器信息、请求的内容类型、相应的语言）。

持久 or pipeline 连接#

　**持久连接：**使用同一个 TCP 连接发送和接受 多个 http 请求/应答； 　　**非持久连接：**一个 TCP 连接只能发送和接受 一个 http 请求/应答；

stateful contains stateless filter, which is the most flexible but cost more.

HTTP2.0 多路复用 (Multiplexing)

多路复用允许同时通过单一的 HTTP/2 连接发起多重的请求-响应消息。

pipeline 连接

　　HTTP/1.1 的新特性，允许在持久连接上可选地使用请求管道。在响应到达之前，可以将多条请求放入队列。当第一条请求通过网络流向服务器时，第二条和第三条请求也可以开始发送了。在髙时延网络条件下，这样做可以降低网络的环回时间，提高性能。

管道化连接有如下几条限制：

1. 客户端必须确认是持久连接才能使用管道；

TCP/IP 意味着 TCP 和 IP 在一起协同工作。TCP 负责应用软件（比如您的浏览器）和网络软件之间的通信。

Internet 的传输层有两个主要协议，互为补充。无连接的是 UDP，它除了给应用程序发送数据包功能并允许它们在所需的层次上架构自己的协议之外，几乎没有做什么特别的事情。面向连接的是 TCP，该协议几乎做了所有的事情。

使用无连接协议可以很方便地支持一对多和多对一通信，而面向连接协议通常都需要多个独立的连接才能做到。但更重要的是，无连接协议是构建面向连接协议的基础。TCP/IP 是基于一个４层的协议栈，如下图所示：

IP 负责计算机之间的通信。TCP 负责将数据分割并装入 IP 包，然后在它们到达的时候重新组合它们。IP 负责将包发送至接受者。

Transport layer#

https://blog.csdn.net/m0_46156900/article/details/113809699 传输层概述、传输层服务、多路复用和解复用、无连接传输 UDP

DEMUX#

connectionless: 主机接收到UDP segment (dest port dest IP)

connection oriented:

• 服务器能够在一个 TCP 端口上同时支持多个 TCP 套接字：  每个套接字由其四元组标识（有不同的源 IP 和源 PORT）
•  Web 服务器对每个连接客户端有不同的套接字  非持久对每个请求有不同的套接字

“服务器能够根据源 IP 地址和源端口号来区分来自不同客户机的报文段。 但是套接字与进程之间并非总是有着一一对应的关系。 事实上，Web 服务器通常一个服务进程可以为每个新的客户机连接创建一个具有新连接套接字的线程。 显然，对于这样的服务器，在任意给定的时间内都可能有很多套接字(具有不同的标识)连接到同一个进程。”

rdt3.0：#

具有比特差错和分组丢失的信道

新的假设：****下层信道可能会丢失分组（数据或 ACK）(好比之前说的路由器队列排满了，新来的就被 drop 掉)

•  会死锁
•  机制还不够处理这种状况： •  rdt3.0 可以工作，但链路容量比较大的情况下，性能很差  链路容量比较大，一次发一个 PDU 的不能够充分利用链路的传输能力

TCP#

HTTP 协议是一种面向连接的无状态的请求-应答协议。

在 HTTP 的规范内，两台计算机的交互被视为 request 和 response 的传递。而在实际的 TCP 操作中，信息传递会比单纯的传递 request 和 response 要复杂。通过 TCP 建立的通讯往往需要计算机之间多次的交换信息才能完成一次 request 或 response。

TCP 的传输数据的核心是在于将数据分为若干段并将每段数据按顺序标记。标记后的顺序可以以不同的顺序被另一方接收并集成回完整的数据。计算机对每一段数据的成功接收都会做出相应，确保所有数据的完整性。

TCP 在传递数据时依赖于实现定义好的几个标记（Flags）去向另一方表态传达数据和连接的状态：

• F : FIN - 结束; 结束会话
• S : SYN - 同步; 表示开始会话请求
• R : RST - 复位;中断一个连接 P : PUSH - 推送; 数据包立即发送
• A : ACK - 应答 U : URG - 紧急 E : ECE - 显式拥塞提醒回应
• W : CWR - 拥塞窗口减少

Connection 建立& close#

也是基于这些标志 TCP 可以实现三次（three ways handshake）和四次握手 (four ways tear down)。三次握手是初步建立连接的机制，而四次握手则是断开链接。两者之间大致操作是一样的，A 发出建立链接(SYN)或者断开链接(FIN)的请求，B 认可(ACK)其请求然后发出同样的请求给 A 并等待 A 的认可。在双方认可后，链接正式成立或者断开。

1、为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

建立连接时，ACK 和 SYN 可以放在一个报文里来发送。而关闭连接时，被动关闭方可能还需要发送一些数据后，再发送 FIN 报文表示同意现在可以关闭连接了，所以它这里的 ACK 报文和 FIN 报文多数情况下都是分开发送的。

2、为什么 TIME_WAIT 状态还需要等 2MSL 后才能返回到 CLOSED 状态？

两个存在的理由：1、无法保证最后发送的 ACK 报文会一定被对方收到，所以需要重发可能丢失的 ACK 报文。2、关闭链接一段时间后可能会在相同的 IP 地址和端口建立新的连接，为了防止旧连接的重复分组在新连接已经终止后再现。2MSL 足以让分组最多存活 msl 秒被丢弃。

3、为什么必须是三次握手，不能用两次握手进行连接？

记住服务器的资源宝贵不能浪费! 如果在断开连接后，第一次握手请求连接的包才到会使服务器打开连接，占用资源而且容易被恶意攻击！防止攻击的方法，缩短服务器等待时间。两次握手容易死锁。如果服务器的应答分组在传输中丢失，将不知道 S 建立什么样的序列号，C 认为连接还未建立成功，将忽略 S 发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而 S 在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

pipelined protocol#

两种通用的流水线协议：回退 N 步(GBN)和选择重传(SR)

go-back-n 的一个缺点 *是单个分组端差错能够引起大量分组端重传，许多分组其实没必要重传。*为了解决这个缺点， selective repeat 来了

滑动窗口 (slide window)协议

•  发送缓冲区  形式：内存中的一个区域，落入缓冲区的分组可以发送  功能：用于存放已发送，但是没有未经确认的分组  必要性：需要重发时可用
• 发送缓冲区中的分组  未发送的：落入发送缓冲区的分组，可以连续发送出去；  已发送、等待确认的：发送缓冲区的分组只有得到确认才能删除

selective repeat：

**sender 端：**接收上层端数据，为 分组 assign 序号，如果 在 window 范围内，则发送，同时为每一个分组起一个逻辑定时器，哪个分组端定时器超时，重传哪个分组。上图中， pkt 2 timeout，只重传 pkt2，对其他 package 没有影响。 pkt3 发送完会有一个 wait 的动作，因为现在窗口满了，在收到回复之前不会发送下一个分组。

TCP fast retransmit: if the receiver sends triple duplicate ACK for same data, sender resend unacked segment

receiver 端：确认每一个正确接收的分组，而不管是否乱序，乱序端分组被缓存，直到丢失分组（即序号更小的分组）全部接收，将这一批分组按序交付给上层。上图中，收到 pkt1，交付，收到 pkt2，交付，收到 pkt3，缓存。 需要注意的是，为什么 sender 端在收到 ack0 时会立即发送 pk4，但是收到 ack3 时没有继续往外发送数据呢，原因是 receiver 端发送 ACK3 时，已经知道 pkt2 还未到到，所以在ACK3 中带端 nextsequence 是 pkt2，而此时发送端正在等待 pkt2 的超时（或者 ACK2），所以在 pkt2 超时之前不会有新端 package 发出。

TCP flow control#

receiver controls the sender that sender will not overflow receiver by transmit too much

MTU： Maximum Transmission Unit，最大数据传输单元，网络传输最大报文包；以太网 MTU 最大值是 1500B MSS： Maximum Segment Size ，TCP 提交给 IP 层最大分段大小，不包含 TCP Header 和 TCP Option，只包含 TCP Payload ，MSS 是 TCP 用来限制 application 层最大的发送字节数。如果底层物理接口 MTU= 1500 byte，则 MSS = 1500- 20(IP Header) -20 (TCP Header) = 1460 byte，如果 application 有 2000 byte 发送，需要两个 segment 才可以完成发送，第一个 TCP segment = 1460，第二个 TCP segment = 540.要根据 MSS 的大小进行切分和加 TCP 头部信息，变成 TCP 报文段（segment） · 所以，（Message 转换成字节流，再被划分成一个个的 MSS） MSS+TCP 头部信息+IP 头部信息 = MTU(比如以太网 MTU1500B)，（“于是就存在一个分片的问题？”什么分片…）

IP 分片

在 TCP/IP 分层中，数据链路层用 MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元）来限制所能传输的数据包大小，MTU 是指一次传送的数据最大长度，不包括数据链路层数据帧的帧头。当发送的 IP 数据报的大小超过了 MTU 时，IP 层就需要对数据进行分片，否则数据将无法发送成功。

一个 IP 数据报的每个分片都具有自己的 IP 头部信息，它们都具有相同的标识值，但是具有不同的位偏移，且除了最后一个分片 fragflag=0 外，其他分片都将设置 fragflag=1 标志。此外，每个分片的 IP 头部的总长度字段将被设置为该分片的长度。

例如，以太网帧的 MTU 是 1500 字节，因此它的数据部分最大为 1480 字节(IP 头部占用 20 字节)。

Nagle 算法#

A problem can occur when an application generates data very slowly.  Consider, ssh or telnet that generate data only when a user types.  This means (for ssh/telnet) one packet sent every time user hits key ——> Nagle’s algorithm

\1. 发送 TCP 发送它接收到的第一条数据 - 无论大小

2. 发送 TCP 在缓冲区中累积数据并等待以下之一，然后再发送该段： • 接收 TCP 发送确认• 数据已累积以填充最大大小的段
3. 重复步骤 2 注意：有时应关闭 Nagle 算法——例如当快速交互至关重要并且您希望发送小数据包时

该算法的优越之处在于它是自适应的，确认到达的越快，数据也就发哦送的越快

**** Congestion control#

•  非正式的定义:“太多的数据需要网络传输，超过了网络的处理能力”
•  拥塞的表现:
  •  分组丢失 (路由器缓冲区溢出)
  •  分组经历比较长的延迟(在路由器的队列中排队)

速率控制方法 如何控制发送端发送的速率？

 (发送方)维持一个拥塞窗口的值：CongWin（CongestionWindow 以字节为单位） 它对一个 TCP 发送方能向网络中发送流量的速率进行了限制。  发送端限制已发送但是未确认的数据量（的上限）: LastByteSent - LastByteAcked <= CongWin  从而粗略地控制发送方的往网络中注入的速率

TCP reno : loss indicated by 3 ACKs ;

tcp Tahoe sets cwnd to 1

rate = cwnd/RTT avg TCP throughput = 3Window size /4 RTT

Network layer#

2functions: forwarding 转发: (是一种局部的概念/功能…数据平面的…依赖于路由表…)将分组从路由器的输入接口转发到合适的输出接口

routing: determine the

1.router examines header fields in all IP datagram

路由器#

功能

• 运行路由算法/协议（RIP，OSPF，BGP）
• 将数据报从入口链路转发到出口链路

结构#

输入端口(input port)：

• 物理层：接收物理信号，将其转换为 bit
• 与数据链路层交互来执行数据链路层功能
• 网络层：查找、转发、排队
• 非集中式的交换：转发表的副本已发送给每个输入端口，因此，转发决策由输入端口在本地完成
  • 根据数据报的目的地址，在输入端口内存的转发表中寻找输出端口
  • 目标：以线缆一级的速度完成输入端口处理
  • 队列：如果数据报达到的速率大于处理速率则需要排队

Input queuing caused by input buffer overflow.

Output port: datagram can be lost due to congestion,lack of buffers(arrive rate fabric > transmission rate).

scheduling discipline: priority scheduling- network neutrality

交换结构 fabric 3 种：memory, bus,interconnection network

交换结构将路由器的输入端口连接到它的输出端口。这种交换结构包含在路由之中，是一个路由器中的”网络”

输出端口

输出端口存储从交换结构接收到的分组，并在输出链路上传输这些分组。当一条链路是双向的时，输出端口常与该链路输入端口成对出现在同一线路卡上。

• 缓冲区：当交换结构速率较快时，就需要缓存，否则，在遇到拥塞时，会导致分组丢失
• 分组调度：先来先服务（FCFS）规则，加权公平排队规则（WFQ），遵循“网络中立”原则，为服务质量保障（QoS）起到关键作用

数据平面、控制平面

control plane methods:

1 traditional router algorithm

2 software-defined networking (SDN): 在远程的服务器中实现 （Compare to the traditional routing algorithm，SDN is much more flexible.

router structure:

ipv6 IP addr 128bits 16bytes

• 实际中的路由器的 Router input ports 和 output ports 是同一个端口，
• 只是为了方便输入输出端口的讲解才分成两个“独立的输入输出端口”

longest prefix matching

TCAM with high speed

scheduling#

Priority scheduling

• Round Robin (RR) scheduling（本意环形丝带，其实叫轮询调度）:

  Weighted Fair Queuing (WFQ，加权公平队列):

• FIFO scheduling

IP#

局域网接入 Internet 的技术有三种https://blog.csdn.net/wenqiang1208/article/details/72403785：

1. 直接路由

2. 代理服务器(proxy)代理服务器（Proxy Server）是一种重要的服务器安全功能，它的工作主要在(OSI)模型的会话层，从而起到防火墙的作用。代理服务器大多被用来连接 INTERNET（国际互联网）和 Local Area Network（局域网）。 代理分类：HTTP 代理；socks 代理；VPN 代理；FTP 代理

3. 网络地址转换(NAT)NAT 将自动修改 IP 报文的源 IP 地址和目的 IP 地址，Ip 地址校验则在 NAT 处理过程中自动完成。有些应用程序将源 IP 地址嵌入到 IP 报文的数据部分中，所以还需要同时对报文的数据部分进行修改，以匹配 IP 头中已经修改过的源 IP 地址。否则，在报文数据部分嵌入 IP 地址的应用程序就不能正常工作。

IP 分片和重组#

(Fragmentation & Reassembly)

 网络链路有 MTU(最大传输单元) – 链路层帧所携带的最大数据长度 不同的链路类型 不同的 MTU

如果 IP 层有一个数据报要传，而且数据帧的长度比链路层的 MTU 还大， 那么 IP 层就需要进行分片( fragmentation)，即把数据报分成若干片，这样每一片就都小于 MTU。  最后一个分片标记为 0 “重组”只在最终的目标主机进行 IP 头部的信息被用于标识，排序相关分片

IP（专用）地址 只在局部网络中有意义，区分不同的设备  路由器不对目标地址是专用地址的分组进行转发  专用地址范围（A、B、C 类都有）不用向 isp 申请

 Class A 10.0.0.0-10.255.255.255 MASK 255.0.0.0  Class B 172.16.0.0-172.31.255.255 MASK 255.255.0.0  Class C 192.168.0.0-192.168.255.255 MASK 255.255.255.0

分类寻址 (Classful Addressing)：将 IP 地址分为 ABCDE 五类，三个主要类为 ABC 三类，区别在于网络号和主机号的长度，网络号和主机号的划分线在八位字节边界，如 C 类地址前 24 bits 为网络号，后 8 bits 为主机号。 子网分类寻址 (Subnetted Classful Addressing)：在子网寻址系统中，通过从主机号中拿取前端部分 bits 作为子网号，用于识别子网，这将原本的两层划分系统（网络号/主机号）被改为三层划分系统（网络号/子网号/主机号）。 无类寻址 (Classless Addressing)：将原始的分类寻址抛开，网络号和主机号可以在任意点划分，不需要像分类寻之中那样划分在八位字节边界。这种方案更加灵活有弹性。

编码 CIDR#

CIDR: Classless InterDomain Routing（无类域间路由）

网络前缀越短， 其地址块所包含的地址数就越多。 而在三级结构的 IP 地址中，划分子网是使网络前缀变长。

VLSM(可变长子网掩码) 是为了有效的使用无类别域间路由（CIDR）和路由汇聚(route summary)来控制路由表的大小，它是网络管理员常用的 IP 寻址技术

CIDR 无类网络是一种相对于有类网络的网络，无类网络 IP 地址的掩码是变长的。 在有类网络的基础上，拿出一部分主机 ID 作为子网 ID。 例如： IP 地址为 192.168.250.44 子网掩码不能是小于 24 位。 因为这是一个 C 类地址（前 3Bytes 是网络号），子网掩码只能大于 24 位。 而掩码 255.255.248.0（21 位）是不符合规定的。 · 如果一个网络中的主机有 100 台， 那么，可以用子网掩码/25 来划分这个 C 类网络（“192.168.250.0/24”）： 划分成 192.168.250.0/25 和 192.168.250.128/25 两个子网。 —主机 192.168.250.44/25 属于子网 192.168.250.0/25。

subnet#

子网掩码不能单独存在，它必须结合 IP 地址一起使用。 子网掩码只有一个作用，就是将某个 IP 地址划分成网络地址和主机地址两部分。

A、B、C 类的地址叫做单播地址（unicast）——“我到你”。而 D 类地址叫组播地址（multicast）——“我到这个 D 类组的”… 还以一种叫广播地址（broadcast）——“我到所有”，一般在局域网内部 E 类地址预留的（Reserved for future use） （但存方寸地,留与子孙耕） 在路由信息的通告的过程当中，还不断地做路由聚集。减少表项，路由减负。 路由聚集的作用：

DHCP#

第一步：Client 通过广播（broadcast）发送 DHCP Discover 报文，Look for 服务器端

第二步：Server 通过单播（unicast）发送 DHCP Offer 报文向客户端提供 IP 地址等网络信息

第三步：Client 通过广播DHCP Request 报文告知服务器端本地选择使用哪个 IP 地址

第四步：Server 通过 DHCP Ack 报文告知客户端 IP 地址是合法可用的 DHCP 返回：ip 地址、网关（router、子网掩码、DNS

NAT#

network address translation

动机（使用 NAT 的原因）: 本地网络只有一个有效 IP 地址: 不需要从 ISP 分配一块地址，可用一个 IP 地址用于所有的（局域网）设备 –省钱 可以在局域网改变设备的地址情况下而无须通知外界 可以改变 ISP（地址变化）而不需要改变内部的设备地址 局域网内部的设备没有明确的地址，对外是不可见的 –安全

• 如果流量从 Inside 端口进来，那么先执行路由，后执行 NAT(本地 到 全局)。
• 如果流量从 Outside 端口进来，那么先执行 NAT(全局 到 本地)，后执行路由。

Data plane#

a set of match-action rules send by a controller.

traditional: longest prefix match forwarding vs. SDN allows more flexibility

openFlow abstraction: match+action

• Match，匹配数据包头部

• Action，根据匹配的结果，做相应的操作，比如修改 MAC 地址，ACL 之类

• OpenFlow 能够启动远程的控制器，经由网络交换器，决定网络数据包要由何种路径通过网络交换机。这个协议的发明者，将它当成软件定义网络（Software-defined networking）的启动器。 [1] OpenFlow 允许从远程控制网络交换器的数据包转送表，透过新增、修改与移除数据包控制规则与行动，来改变数据包转送的路径。比起用访问控制表(ACLs) 和路由协议，允许更复杂的流量管理。同时，OpenFlow 允许不同供应商用一个简单，开源的协议去远程管理交换机（通常提供专有的接口和描述语言）。

  OpenFlow协议用来描述控制器和交换机之间交互所用信息的标准，以及控制器和交换机的接口标准。协议的核心部分是用于 OpenFlow 协议信息结构的集合。OpenFlow协议支持三种信息类型：Controller-to-Switch，Asynchronous 和 Symmetric，每一个类型都有多个子类型。Controller-to-Switch 信息由控制器发起并且直接用于检测交换机的状态。Asynchronous 信息由交换机发起并通常用于更新控制器的网络事件和改变交换机的状态。Symmetric 信息可以在没有请求的情况下由控制器或交换机发起。

Control plane#

why logically centralized control plane?

控制平面在物理上与转发平面分离，控制软件使用开放接口（例如 OpenFlow）对转发平面（例如，交换机和路由器）进行编程。

data plane: mainly forwarding . each router contains a flow table by a centralized routing controller

routing protocol#

link state#

1. ​ 贪心算法 global: all routers have complete topology

Dijkstra 算法

condition：any 路径>0 & 单源 已知出发点

/临近，标记！图片缺失

直到全部点标记结束，回溯找出路径

distance vector#

2. 距离矢量算法(distance vector routing) 动态规划 decentralized   每个路由器维护一张表（即一个矢量），表中列出了当前已知的到每个目标的最佳距离，以及所用的链路。这些表通过邻居之间交换信息而不断被更新，最终每个路由器都了解到达每个目的地的最佳链路。也叫分布式 Bellman-Ford 路由算法

     可以参考：距离矢量算法简介 和 距离矢量算法示例

     这个算法存在一个严重的缺陷：虽然它总是能够收敛到正确的答案，但速度可能非常慢。尤其是，它对于好消息的反应非常迅速，而对于坏消息的反应异常迟钝。这个算法存在无穷计数的问题。可扩展性很差，越大的网络收敛的越慢。而且，会占用比较大的网络带宽。

相比于距离矢量算法，链路状态路由算法需要更多的内存和计算，在大型网络中运行这个算法依然是个问题。不过，在许多现实场合，链路状态路由算法工作得非常好，因为它没有慢收敛得问题。  

OSPF 和 IS-IS 的出现，许多人认为 RIP（distance vector）已经过时了。但事实上 RIP 也有它自己的优点。对于小型网络，RIP 就所占带宽而言开销小，易于配置、管理和实现，并且 RIP 还在大量使用中。链路状态路由算法被广泛应用于实际网络中。IS-IS，Intermediate System-Intermediate System，被很多的 ISP 使用。后来它被 ISO 采纳用于 OSI 协议；然后它被修改多次以便能够处理多种协议，比如 IP 协议。OSPF，Open Shortest Path First，是另一个主流的链路状态协议。

AS#

Intra-AS routing: aka IGP

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称 IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议（IGP），故运作于自治系统内部。著名的迪克斯彻（Dijkstra）算法被用来计算最短路径树。OSPF 支持负载均衡和基于服务类型的选路，也支持多种路由形式，如特定主机路由和子网路由等

inter-AS routing:

job: learn which dests are reachable in other inter-AS system系统间传播(eBGP) ,

and propagate the reachability info to all routers in AS1.内(iBGP)

intra-AS: IGP CONTAIN: RIP OSPF IGRP

BGP inter domain routing protocol

网关就是路由器的 IP

SDN control plane#

logically centralized : easy management:avoid router mis configurations

ICMP#

ICMP enables a router or destination host to communicate with a source host, for example,to report an error in datagram processing. (2 marks)Path MTU discovery uses the Type-3 Destination Unreachable ICMP messages as follows: TCP negotiates initial MTU size – usually TCP/IP sends datagram with Don’t Fragment flag set If datagram is too large an ICMP Destination Unreachable is received Reduce Maximum Transfer Unit.

Internet 控制报文协议。它是TCP/IP 协议簇的一个子协议，用于在 IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP 使用 IP 的基本支持，就像它是一个更高级别的协议，但是，ICMP in IP datagram.

above “IP” error reporting and echo request/reply

traceroute (Windows 系统下是tracert) 命令利用ICMP 协议定位您的计算机和目标计算机之间的所有路由器。TTL 值可以反映数据包经过的路由器或网关的数量，通过操纵独立 ICMP 呼叫报文的 TTL 值和观察该报文被抛弃的返回信息，traceroute 命令能够遍历到数据包传输路径上的所有路由器。

Datalink layer#

Service#

组帧 framing,链路接入 link access

封装数据报构成数据帧，加首部和尾部帧同步

如果是共享介质，需要解决信道接入

帧首部的“MAC”地址，用于标识帧的源和目的

• 不同于 IP 地址

相邻结点间可靠交付

• 在低误码率的有线链路很少采用

流量控制

• 协调相邻的发送结点和接收

差错纠正

• 接收端直接纠正比特差错

全双工和半双工通信控制

• 全双工：链路两端结点同时双向传输
• 半双工：链路两端结点交替双向传输

MAC 地址（英语：Media Access Control Address），直译为媒体存取控制位址，也称为局域网地址（LAN Address），MAC 位址，以太网地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一个用来确认网络设备位置的位址。在OSI 模型中，第三层网络层负责IP 地址，第二层数据链路层则负责 MAC 位址 [1] 。MAC 地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的 MAC 地址

循环冗余检验 CRC(Cyclic Redundancy Check)

Multiple access protocol#

多路访问控制协议

冲突(collision)：结点同时接收到两个或者多个信号→接收失败！

MAC 协议采用分布式算法决定结点如何共享信道，即决策结点何时可以传输数据。

其必须基于信道本身，通信信道共享协调信息。无带外信道用于协调。

• 信道划分(channel partitioning)MAC 协议

TDMA: time division multiple access

TDM 将时间划分为时间帧(timeframe),并进一步划分每个时间帧为 N 个时隙(slot)

每个站点在每个时间帧，占用固定长度的时隙(长度=分组传输时间)；未用时隙空闲(idle)

如图：6 站点 LAN，134 传输分组，256 空闲

FDMA: frequency division multiple access

信道频谱划分为若干频带(frequency bands)

每个站点分配一个固定的频带，不会冲突但信道利用率可能不高；无传输频带空闲

如图：6 站点 LAN, 134 频带传输数据，256 频带空闲。

Random access protocol#

包括 ALOHA,CSMA,CSMA/CA,CSMA/CD (transmit entire frame)

Specify 如何检测 collision 如何恢复

slotted ALOHA#

结点只能在时隙开始时刻发送帧，当结点有新的帧时在下一个时隙(slot)发送如果 2 个或 2 个以上结点在同一时隙发送帧，结点即检测到冲突.如果无冲突：该结点可以在下一个时隙继续发送新的帧. 如果冲突：该结点在下一个时隙以概率 p 重传该帧，直至成功.Slotted aloha reduces the number of collisions to half and doubles the efficiency of pure aloha.

** pure ALOHA**

no synchronization(CLOCK) but only half as efficient as slooted

载波侦听多路访问协议 CSMA(carrier sense multiple access)协议

Listen before transmit

CSMA/CD#

easy in wired LAN (ethernet) reduce channel wastage, improve effiency

避免冲突的载波侦听多路访问协议 CSMA/CA(CSMA with Collision Avoidance)协议

802.11 无线局域网中，不能像 CSMA/CD 那样，边发送、边检测冲突，原因为：

（1）检测碰撞的能力要求站点具有同时发送（站点自己的信号）和接收（检测其他站点是否也在发送）的能力。因为在 802. 11 适配器上，接收信号的强度通常远远小于发送信号的强度，制造具有检测碰撞能力的硬件代价较大。

802.11 发送端：

（1）如果监听到信道空闲了分布式帧间间隔 DIFS 后，则在发送整个帧（发送的同时不检测冲突）

发送端首先利用 CSMA 向 BS 发送一个很短的请求发送（request-to-send，RTS）控制帧预约信道，而不是随机发送数据帧，利用小预约帧避免长数据帧的冲突。RTS 帧仍然可能彼此冲突（但 RTS 帧很短）

AP 广播一个很短的允许发送（clear-to-send，CTS）控制帧作为对 RTS 的响应，CTS 帧可以被所有结点接收，以消除隐藏站影响

发送端可以发送数据帧，其他结点推迟发送

（2）如果监听到信道忙，则选取随机回退值

​ 当信道空闲时，计时器倒计时; 当计时器超时时，发送帧

（3）如果没有收到 ACK，则增加随机退避间隔时间，重复（2）

802.11 接收端：

如果正确接收帧，则在延迟短帧间间隔 SIFS 后，向发送端发送 ACK（由于存在隐藏站问题）

ARP#

MAC(LAN,or physical or ethernet) address and ARP

48 MAC address in NIC ROM

MAC flat address portable (IP hierarchical not portable)

地址解析协议，即 ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP 地址获取物理地址的一个TCP/IP 协议。主机发送信息时将包含目标 IP 地址的 ARP 请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址. PLUG and PLAY

802.11 all use CSMA/CA

LAN#

图片缺失

switch#

self learning plug and play#

frame forwarding, storing ; don’t need to be configured

VLAN#

建立逻辑上独立的虚拟网络：于是交换机可以很方便实现虚拟局域网 将连在 Switch 上的站点更具自己的喜好划分逻辑组：且与物理位置无关 VLAN 隔离广播域 ：于是也可以对网络安全隔离、控制广播风暴

一般接终端设备使用 access port 需要多 VLAN 透传的使用 trunk port

MPLS#

是一种在开放的通信网上利用标签引导数据高速、高效传输的新技术。多协议的含义是指MPLS不但可以支持多种网络层层面上的协

goal to fast lookup and borrow ideas from VC

security management#

FIrewall

stateless pkt filter, application gateways

stateful contains stateless filter, which is the most flexible but cost more.

HTML#

超文本标记语言（英语：HyperText Markup Language，简称：HTML）是一种用于创建网页的标准标记语言。

您可以使用 HTML 来建立自己的 WEB 站点，HTML 运行在浏览器上，由浏览器来解析。

图片缺失

语法#

属性#

• The href attribute of <a> specifies the URL of the page the link goes to
• The src attribute of <img> specifies the path to the image to be displayed
• The width and height attributes of <img> provide size information for images
• The alt attribute of <img> provides an alternate text for an image
• The style attribute is used to add styles to an element, such as color, font, size, and more
• The lang attribute of the <html> tag declares the language of the Web page

​

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HTML 标签可以标识文字、动画、超链接等网页对 象，也可以包含属性，设置标签的各种功能。

Link#

• Use the target attribute to define where to open the linked document 打开新窗口

静态处理内容

HTML 中使用 css#

• Inline - by using the sytyle attribute inside HTML elements
• Internal - by using a <style> element in the <head> section
• External - by using a <link> element to link to an external CSS file

1、链接的标签

链接标签是将整个 CSS 文件包含到 HTML 页面中最常见的方式。这是使用外部样式表调用的。标签不需要关闭标签。这个标签应该放在页面的标签中。

在上面的标签简单地改变文件名。css 到您的 css 文件的名称。

2、样式标签

将 CSS 包含到 HTML 中的第二种方法是样式标签，它确实需要一个结束标签。这被称为内部样式。样式标记允许您在它们之间键入 CSS。这些可以放在你的页面的任何地方，但最好的做法是把它们放在你的内容或标题标签上面。