OSI模型每层的数据单元名称# 第一层：物理层；二进制比特流传输；bit（比特流） 第二层：数据链路层；介质访问控制；frame（帧） 第三层：网络层；确定地址和路由选择；packet（包），又叫做分组 第四层：传输层；端到端连接；也叫作数据包。TCP的数据单元叫数据段，segment（段），而UDP协议的数据单元称为数据报（datagram） 每层有特殊叫法，这种叫法是PDU（Protocol Data Unit 协议数据单元）。物理层的PDU叫做比特流，数据链路层的-PDU叫做帧；网络层的PDU叫做包；传输层的PDU叫做段，高层的PDU叫做数据（Data） 数据链路层# 以太网有一个重要的参数 $a$，它必须保持为很小的数值。这里 t 是以太网单程端到端时延， T0 是帧的发送时间。我们知道， T0 是帧长与发送速率之比，可见为了保持参数 a 不变，可以使t 与发送速率的乘积不变。在帧长一定的条件下，若数据率提高到 10 倍，可把网络电缆长度（因而使 t ）减小到原有数值的十分之一 以太网帧的最小长度 64 Byte 是由 CSMA/CD 限制所致最早的以太网工作方式：载波多路复用/冲突检测（CSMA/CD），因为网络是共享的，即任何一个节点发送数据之前，先要侦听线路上是否有数据在传输，如果有，需要等待，如果线路可用，才可以发送。 假设A发出第一个bit位，到达B，而B也正在传输第一个bit位，于是产生冲突，冲突信号得让A在完成最后一个bit位之前到达A。规定以太网中这个一来一回的时间间隙 slot time 是51.2μs（争用期） 信号在以太网上传播信号大概是 1km 需要 5μs，以太网最大端到端时延必须小于争用期的一半（25.6μs）,这相当于以太网最大端到端长度为 5km，实际上以太网覆盖范围没有这么大 在10Mbps（指的是传输速率 ）的网络中，要求以太网帧最小长度为512个bits，从而让最极端的碰撞都能够被检测到 。换算一下就是 64 Byte，以太网帧的最小长度为 64 Byte。 以太网帧的最大长度 1518 Byte 是为了传输效率由于线路质量差而引起的丢包，发生在大包的概率也比小包概率大得多，所以大包在丢包率较高的线路上不是一个好的选择。 但是如果选择一个比较小的长度，传输效率又不高，拿TCP应用来说，如果选择以太网长度为 218 Byte，TCP payload = 218 - Ethernet Header - IP Header - TCP Header = 218 - 18 - 20 - 20 = 160 Byte。那有效传输效率 = 160 / 218= 73% 。而如果以太网长度为 1518 ，那有效传输效率 = 1460 / 1518 = 96% 通过比较，选择较大的帧长度，有效传输效率更高，而更大的帧长度同时也会造成上述的问题，于是最终选择一个折衷的长度：1518 Byte 对应的 IP packet 就是 1500 Byte，这就是 最大传输单元MTU 的由来。 以太网的 MAC 帧格式 网络层# 一个链路层帧能承载的最大数据量叫作 最大传输单元MTU ，即 IP 数据报总长度（首部 + 数据部分） 数据报的分片重新组装工作在 端系统 ，而不是网络路由器 IP 数据报分片，其中 标识 字段标识号相同的分片属于同一数据报；最后一个片 标志 字段置0，其余片置1；偏移 字段指定该片应放在初始数据报的哪个位置，以 8 个字节为单位 IP 数据报格式：首部长度（以4字节为单位）：因为IP数据报包含一些可变数量的选项，所以该字段用以确认IP数据报中载荷（如被封装的运输层报文段）实际开始的地方。一般的IP数据包具有 20 字节的首部（不包含选项） 数据报长度（以1字节为单位）：首部加上数据。16比特，理论上最大长度为65535字节。然而，数据报很少有超过 1500 字节的。 协议：指示该数据报的数据部分应交给哪个特定的传输层协议 首部校验和 ：帮助路由器检测收到的IP数据报中的比特错误。注意在每台路由器上必须重新计算校验和，因为TTL字段会变。计算方法：在发送方，先把IP数据报首部划分成许多16位字的序列，并把检验和字段置零。用反码算术运算把所有的 16 位字相加后，将得到的和的反码写入检验和字段。接收方收到数据报后，把首部的所有 16 位字在使用反码算术想加一次，将得到的和取反码得到结果。若此结果为 0 ，说明首部未发生任何变化。
IP 广播地址：255.255.255.255，会转发给同一网络中的所有主机。路由器也会有选择地向临近的子网转发该报文（虽然它们通常不这样做） IP 数据包越短，路由器转发越快。协议 IP 规定，在互联网中所有的主机和路由器必须能够接受长度不超过 576 字节的数据报。这是规定上层交下来的数据长度有 512 字节（合理的长度），加上最长的 IP 首部 60 字节，再加上 4 字节的富余量，得到 576 字节 运输层# UDP# UDP报文段格式（UDP首部只有四个字段，每个字段由2个字节构成）（首部固定 8 个字节）：长度：UDP报文段中的字节数（首部 + 数据），以 字节 为单位 检验和：UDP计算检验和的方法和计算IP数据报首部检验和的方法相似。在发送方，首先是先把全零放入检验和字段，再把伪首部（12个字节）以及UDP数据报看成是由许多 16 位的字串接起来的。若UDP数据部分不是偶数个字节，则要填入全零字节（但此字节不发送）。然后按二进制反码计算出这些 16 位字的和，将此和的二进制反码写入检验和字段。 在接受方，把收到的UDP用户数据报连同伪首部（以及可能的填充全零字节）一起按二进制反码求这些 16 位字的和。若结果全 1，说明无差错。 伪首部（12 字节）：4 字节的 源IP地址 字段 4 字节的 目的IP地址 字段 1 字节的 全0 字段 1 字节的 IP首部中的协议（如UDP） 字段 2字节的 IP首部中的数据长度（IP首部 + IP数据） 字段
TCP# MSS 是 TCP 报文段中的 数据字段 的最大长度，数据字段 + TCP 首部 = TCP 报文段由于 IP 数据报所经历的路径是动态变化的，因此在某条路径上不需要分片的 MSS，如果是另一条路径，将可能需要分片。因此最佳 MSS 难以确定。 在连接建立的过程中，双方都把自己能够支持的 MSS 写入TCP MSS 可选字段，以后就按照该数值传送数据，两个传送方向可以由不同的 MSS 值 若主机未填写这一项，默认值为 536 字节 （576 字节的 IP数据报 - 20 字节 IP固定首部 - 20 字节 TCP固定首部） TCP 的有限状态机粗实线箭头表示对客户进程的正常变迁 粗虚线箭头表示对服务器进程的正常变迁 细线箭头表示异常变迁
TCP 报文段格式数据偏移：单位为 4 字节，它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远
4. TCP 拥塞控制
5. 三次握手
6. 四次挥手
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