综述

整理计算机网络中的常见协议，并简单罗列一些特性。

各个层次的网络协议

应用层

  • DNS 域名系统
    域名三大类：

    域名级别 说明
    国家顶级域名 cn、us等
    通用顶级域名 com、net等
    基础结构域名 arpa，只有一个，用于反向域名解析

    域名服务器：

    域名服务器级别 说明
    根域名服务器 最高层次的域名服务器
    顶级域名服务器 org域名服务器、com域名服务器等
    权限域名服务器 顶级服务器的下一级，如abc.com域名服务器等
    本地域名服务器 不属于域名服务器的层级结构，离用户较近，是某个网络范围内的域名“缓存”

  • HTTP
    HTTP 1.0：每请求一个文档（或相关资源）都需要2倍RTT开销
    HTTP 1.1：持续连接

    • 流水线方式：收到响应之前也能发送请求，一直发一直收
    • 非流水线方式：收到一个响应后才发送下一个请求

    HTTP 2.0:

    保留了HTTP 1.1的大部分语义，例如请求方法、状态码乃至URI和绝大多数HTTP头部字段一致。而 HTTP 2.0采用了新的方法来编码、传输 客户端<——>服务器 间的数据
    (摘自 维基百科 HTTP/2）

  • DHCP 动态主机配置协议
    用于给计算机自动分配IP地址
    发现报文：广播
    提供报文：单播

  • SNMP 简单网络管理协议
    使网络管理员能够管理网络效能，发现并解决网络问题以及规划网络增长。通过 SNMP 接收随机消息（及事件报告）网络管理系统获知网络出现问题。
    SNMP组成部分：

    部分 说明
    SNMP本身 定义管理站和代理之间所贾环的分组的格式
    管理信息结构 SMI 定义了命名对象和定义对象类型的通用规则
    以及把对象和对象的值进行编码的规则
    管理信息库 MIB 在被管理的实体中创建了命名对象，并规定了其类型

  • SMTP 简单邮件传送协议
    不使用中间邮件服务器
    TCP连接

  • POP3 邮局协议 和 IMAP 网际保温存取协议

    操作位置 操作内容 IMAP POP 3
    收件箱 阅读、标记、移动删除邮件等 客户端与邮箱更新同步 在客户端内
    发件箱 保存到已发送 客户端与邮箱更新同步 在客户端内
    创建文件夹 新建自定义文件夹 客户端与邮箱更新同步 在客户端内
    草稿 保存草稿 客户端与邮箱更新同步 在客户端内
    垃圾文件夹 接受并移入垃圾文件夹的邮件 支持 不支持
    广告邮件 接受并移入广告文件夹的邮件 支持 不支持

  • FTP 文件传送协议
    客户和服务器建立两个并行的TCP连接：控制连接、数据连接

  • TELNET 远程终端协议
    一个远程命令行

运输层

  • TCP 传输控制协议
    面向连接
    只能 点对点（一对一） 通信
    可靠交付：停止等待、连续ARQ、拥塞控制、流量控制、滑动窗口
    全双工通信
    面向字节流

  • UDP 用户数据报协议
    无连接
    尽力交付
    面向报文
    无拥塞控制
    支持一对一、一对多、多对多交互通信
    首部开销小

网络层

  • ARP 地址解析协议
    ARP高速缓存：本局域网上各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表

  • RARP 逆地址解析协议
    与ARP协议配合使用，硬件地址到IP地址的映射
    已淘汰：DHCP协议已经包含了RARP协议的功能

  • ICMP 网际控制报文协议
    差错报告报文：

    类型的值 ICMP报文的类型
    3 终点不可达：
    路由器或主机不能交付数据报
    11 时间超过：
    路由器收到生存时间为0的数据报
    12 参数问题：
    数据报首部字段的值不正确
    5 改变路由（重定向）：
    下次将数据报发送给另外的路由器

    询问报文：

    类型的值 ICMP报文的类型
    8 或 0 回送(Echo）请求或回答：
    用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态
    13 或 14 时间戳（Timestamp）请求或回答：
    用于时钟同步和时间测量

    常见应用：

    • Ping：测试两台主机之间的连通性
    • tracerout (Linux)或tracert (Windows)：跟踪一个分组从源点到终点的路径

  • IGMP 网际组管理协议
    主机和多播路由器之间的所有通信都是用IP多播
    同一个组内的每一台主机都要监听响应，有其他主机响应了，自己就不再发送响应

  • RIP (Routing Information Protocol) 内部网关协议
    距离向量算法：Bellman-Ford 算法
    仅和相邻路由器交换信息
    交换的信息是当前的路由表
    按固定时间间隔交换路由信息

  • OSPF (Open Shortest Path First) 开放最短路径优先，内部网关协议
    所用算法：Dijkstra 算法
    链路状态协议：在链路状态 发生变化 时，向所有路由器用 泛洪法 发送与 本路由器相邻的所有路由器的链路状态 信息

数据链路层

  • PPP 点对点协议
    字节填充：

    字节填充前 字节转义填充后
    0x7E（标志字段） 0x7D 0x5E
    0x7D（转义字段） 0x7D 0x5D
    ASCII码控制字符 在该字符前加入0x7D

    零比特填充：发现5个连续的1，立即填入一个0

  • CSMA/CD 载波监听多点介入/碰撞检测
    多点接入：说明这是总线型网络
    载波监听：不管在发送前，还是发送中，每个站都必须不停地检测信道

    局域网上的计算机也被称为：主机、工作站、站点、站

    碰撞检测：边发送边监听

物理层

物理层貌似没啥常见的协议，主要整理几种宽带接入技术： ADSL 、 HFC、 FTTx。

  • ADSL 非对称数字用户线
    以电话线为基础
    需要在用户线两段安装ADSL调制解调器

  • HFC 光纤同轴混合网
    以有线电视网为基础

  • FTTx (Fiber To The x) 多种光纤接入方式
    就是长距离使用光纤传输，临近用户的短距离使用铜缆。
    用于解决 光纤到户 这一方案中 价格、用户数据率需求 这两个问题

    光纤到户：FTTH Fiber To The Home，给每家每户都接入光纤。
    价格：光纤价格偏贵，每家每户都加入光纤花费较高。
    用户数据率需求：光缆的传输速率远大于用户需求。一般用户要在网上流畅的观看视频节目，有数兆比特的数据率就可以了，不一定非要使用 100 Mbit/s 或更高的数据率。

    名称中的 x 表示不同的光纤接入地点。