计网笔记：第四部分-网络层

Chap.19.逻辑寻址

逻辑层通信的实现基础。TCP/IP实现了这个全球寻址方案。IP地址分为IPV4和IPV6两种，后者是前者的升级版本，目前前者在主要使用。

IPV4地址有\(2^{32}\)个，因为它的长度是32位，也就是四个字节。下面主要讨论的是IPV4。

IPV4地址

• 32位长
• 唯一且通用
• 地址空间是\(2^{32}\)
• 标记法有二进制标记法，和十进制点分标记法（常用每位范围从0-255）

分类寻址

这种方法将地址空间分为ABCDE这5类。ip地址开头4位就能确定地址的类。

Chap.23.UDP、TCP和SCTP

这三个是传输层的协议。UDP较为简单，其次是复杂的TCP协议。最后的SCTP仅了解。

进程到进程的传递

传输层负责的是进程到进程的传递。

客户/服务器模式

在web2最常用的就是C/S模式。为了传输时的标识，需要确定本地/远程的主机和进程。

1. 寻址：传输层需要端口号来标识进程ID，服务器和客户端都是如此。不过前者规定比较严格，后者可以随机选择一个。这一般是由IANA统一管理的。

2. 套接字地址：将IP和端口号结合起来就得到了套接字地址（socket address）。传输层协议需要客户套接字地址和服务器套接字地址。这四条信息是IP头部和传输层协议头部的组成部分。IP头包含IP地址，UDP/TCP头包含端口号。

复用/分离

寻址机制可以通过传输层进行复用和分离。也就是，同时刻选择一个待发送的分组进行发送（复用），同时刻选择一个待接受的进程分发分组。

无连接/面向连接服务

前者对应UDP，分组从一方发送给另一方，不需要建立/释放连接，分组无编号。它们没有确认过程，可能被延迟、丢失、无序到达

• 例题：最大窗口64kB，报文的段平均往返时间是20ms，则最大吞吐量是？

\(64\times1024\times8(bit)\div(20\times10^3)s=26.21Mbit/s\)

• 例题：TCP的MSS是128B，报文的序号长度是8位，报文段在网络的生存时间是30s，计算TCP链接能达到的最大速率。

30s内不能有重复序号，因此30s最多有\(2^8=256\)个段。因此结果是\(1024bits\times256segments\div30s=8738bit/s\)

Chap.24.拥塞控制

它和服务质量是正相关的。

拥塞控制

思想是，利用窗口控制拥塞。窗口有两个，接受/发送窗口

策略有如下几个：

1. 慢启动：先以一个MSS（Maximum Segment Size）慢速启动，如果重传之前收到一个确认，则指数（1,2,4,8,…）增加发送速度，直到收到的确认消息数和发送速率不匹配为止.
2. 加性增加：和上面类似，不过增长速率是线性增长（1,2,3,…）。同时，如果计时器超时（严重拥塞），则作出强烈反应：设置阈值为当前拥塞状态的一半、设置cwnd为1个段的大小、进入慢启动阶段。如果接受到三个连续的ACK，则说明轻度拥塞，一个段可能丢失，其他段可能到达。这时，称为快速重传/快速恢复：设置阈值为拥塞窗口的一半、设置阈值为cwnd一半、进入拥塞避免状态。

一般，拥塞控制综合这两种启动方式。开始时慢启动，之后达到一个阈值后开始加性增加，并按照丢包严重程度来重新确定阈值。阈值的确定是取下一次计算得的发送速率和接受到对面ACK时得到的对方缓存空间的最小值。

4.SCTP-流控传输协议（Stream Control Transmission Protocol）

它允许每个端口有多个IP地址。协议构成方面，了解即可。