《TCP/IP图解》读书笔记

看这本书的目的：

了解计算机之间是怎么通信的
熟悉TCP/IP协议

后面就这两个目的进行展开，要达到这两个目的，读这本书，学到了哪些知识。

一、计算机之间是怎么通信的

先来了解下面几个概念，中继器，二层交换机，路由器，IP地址，Mac地址

1. IP地址和Mac地址

IP地址和Mac地址大家都非常熟悉了，到底在计算机的通信中，起到什么作用呢?
Mac地址是用来真正负责最终通信的地址。
IP地址用来寻址的。

下面想一个场景: 小明从上海到北京，假设没有火车直达。

第一步: 小明知道自己的出发地是上海，目的地是北京。那IP路由转换表就相当于行程表，告诉小明，首先应该从上海到南京。拿到南京这个IP，小明来到了火车站，问售票员(arp)到南京怎么走，售票员给了小明一张到南京的火车票(mac地址)，这样小明顺利的到达了南京。
第二步: 到达南京后，行程表告诉小明，下一站到北京去，小明又来到了火车站，问售票员(arp)，到北京怎么走，售票员给小明一张到北京的火车票(mac地址)，这样小明就顺利的到达了北京。
如果行程表(IP路由转发器)，火车票(mac)，两者少了一样，小明都到达不了北京。

问题:
为什么使用IP地址进行路由？
由于IP地址具有层次性，就像一棵树，寻址更快。而mac地址不具有这样的特性。

2. 中继器

在计算机诞生之前，中继器就已经诞生了。在电报机年代，尽管一些电报线使用高达300伏的电压能在300英里的范围内工作，长距离导线电阻的原因，导线还是不能无限延伸。这个时候，中继器诞生了。就是使用转发(中继)系统，也称为继电器系统，大约每200英里就让发报者通过中继器加强信号，再发出去。

原理（如下图）:
输入电流激发电磁跌，电磁跌吸引一根有弹性的金属条作为开关，从而输出电流。

3. 二层交换机（网桥）

首先附上大神们在知乎上的回答
https://www.zhihu.com/question/50104637/answer/119837346
首先网桥是二层网络设备，是现代交换机的前身。一定程度上降低了冲突域的发生，另外提供简单的存储转发功能，如果产生冲突直接拒绝，没有现代交换机的缓存队列。

-冲突域:你说话的时候，别人不能说话，别人说话的时候你不能说话，同意时刻只能有一个人说话
-广播域:你喊了一嗓子，所有人都能听到。别人喊一嗓子，所有人也能听到。4. 网关 VS 路由器

4.网关

网关是一个概念，不具体指一类产品，只要连接两个不同网络的设备都可以叫做网关；而路由器需要将局域网的以太帧格式转换为串行通信的HDLC帧格式，使不同协议类型的接口能够通信，这是路由器的最早功能，现在还具有具有路由寻址和转发功能，所以路由器可以看做网关的一种实现，但不局限于网关的基本功能。

默认网关:
通常说的默认网关是默认的数据出口，当数据的目的IP没有响应的路由匹配规则，都走到默认网关，由默认网关进行路由转发。

5.相关协议

6.计算机之间的通信

二、TCP/IP协议

TCP/IP协议并不是单纯指TCP、IP协议，是指TCP/IP协议族，其中包括很多协议，比如tcp/udp、ip、arp、icmp等等

1.TCP协议

是面向连接的，可靠的、基于字节流传输层通信协议。有超时重传机制、阻塞控制机制等等保证通信的质量。更详细信息参考百科全书(https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BC%A0%E8%BE%93%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%8D%8F%E8%AE%AE)

三次握手连接:

数据传输:

四次回收断开：

2.UDP

用户报文协议，与TCP相对，也是传输层协议。但不是面向连接的，不可靠，传输的速度比TCP快。

3.MTU MSS 滑动窗口

更详细参考车神的回答

3.1 MTU

MTU, 是 Maximum Transmission Unit 的缩写，最大传输单元，即物理接口(数据链路层)提供给其上层（通常是IP层）最大一次传输的数据的大小。

3.2 MSS

MSS，是Maximum Segement Size，TCP提交给IP层最大分段的大小，不包含TCP Header和TCP Option，只包含了TCP Payload，MSS是TCP用来限制application层最大的发送字节数。

MTU和MSS是就是为了避免在传输过程ip层分包。MTU是由最小MTU路径发现得到，然后根据MTU算出MSS即可，一般是MTU是1500，去掉IP和TCP Header各20字节，一般是1460字节。

3.3 滑动窗口

由于最传统的TCP IP通信，每次传输必须等ACK，否则发送端就一直阻塞在这里，不往下发送，通信的效率极低。滑动窗口设置一个传输范围，批量的发送，没必要等每次传输的ACK，极大的提高了传输效率。

3.4 端口

详见 http://www.cnblogs.com/beginmind/p/6517913.html