一些经常考的定义

fast retransmission: Triple duplicate ACK used to hint packet is “really lost” not just out of order

三次重复的ACK用来提示数据包是“真的丢失了”，而不是乱了顺序

flow control: receiver controls sender, so sender will not overflow receiver buffer by transmitting too much, too fast.

Receiver controls the Send window size, and adjust its own Receive window, usually opening or closing to control the data flow (rwnd)

接收端控制发送端，所以发送端不会因为发送太多、太快而溢出接收端缓冲区

接收器控制发送窗口的大小，并调整自己的接收窗口，通常打开或关闭以控制数据流

congestion control: Congestion control prevents too much data from being injected into the network, thereby causing switches or links to become overloaded (cwnd)

拥塞控制可以防止过多的数据注入到网络中，从而导致交换机或链路过载

Slow start: initial rate is slow but ramps up exponentially fast.

初始速率很慢，但呈指数级增长。

AIMD: sender increases transmission rate (window size), probing for usable bandwidth, until loss occurs. increase cwnd by 1 MSS every RTT until loss detected and cut cwnd in half after loss

发送方增加传输速率(窗口大小)，探测可用带宽，直到发生丢失。每个RTT增加1 MSS的cwnd，直到检测到损耗，并在损耗后将cwnd减半

Nagle’s algorithm: Solve a problem that can occur when an application generates data very slowly.

解决当应用程序生成数据很慢时可能出现的问题。

Jacobsen/Karel's Algorithm: used to get "smooth" but “safe”estimate of RTT (and variance) and hence set timeout.

Jacobsen/Karel’s Algorithm用于获得“平滑”但“安全”的RTT(和方差)估计，从而设置超时。

ACK、RTS、CTS作用(!!!)

ACK = Acknowledgement is used to indicate that a message has been successfully received

RTS = Request to Send is used by a sender to ask for permission to send a message and reserve space on the channel

CTS = Clear to Send indicates the sender is allowed to send their message.

ACK =确认用于表示已成功接收到消息(1个标记展开2个标记定义)

发送请求被发送方用来请求发送消息的权限，并在通道上预留空间(1标记扩展2标记定义)

CTS = Clear to Send表示允许发送者发送消息。(1分扩展2分定义)

基础知识

dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop

nodal processing: Time it takes a router to determine which of its outputs to send a packet down.

queueing delay: Time a packet waits behind other packets

transmission delay: Time a router takes to write the bits from a packet into an outgoing optical fibre.

propagation delay: Time it takes packets to travel down an optical fibre to the next router.

节点处理:路由器决定将数据包发送到它的哪个输出所花费的时间。

排队延迟:一个包比其他包等待的时间

传输延迟:路由器将数据包中的比特写入传出光纤所花费的时间。

传播延迟:数据包通过光纤到达下一个路由器所花费的时间。

throughput: rate (bits/time unit) at which bits transferred between sender/receiver

吞吐量:发送方/接收方之间传输比特的速率(比特/时间单位)

TCP/IP Layer

Layer 1 – Physical layer - To transmit bits over a medium; to provide mechanical and electrical specifications

Layer 2 – Data link layer – To get the data to nearby computers (on same local network)

Layer 3 – Network layer – To get the data the whole journey from its start computer to its end computer (Internet, between networks)

Layer 4 – Transport layer – this is for the end-to-end connection between machines.

Layer 5 – Session layer - Related to character sets and presentation of data (unused in TCP/IP or real Internet)

Layer 6 – Presentation layer - Related to whole lifetime of connection – is the connection real time (unused in TCP/IP or real Internet)

Layer 7 – Application layer – this is the data for programs you use on your computer

第1层-物理层-在介质上传输位元;提供机械和电气规格

第2层-数据链路层-将数据传送到附近的计算机(在同一局域网内)

第4层-传输层-这是用于机器之间的端到端连接。

第5层-会话层-与字符集和数据表示有关(在TCP/IP或真实Internet中未使用)

第6层-表示层-与连接的整个生命周期相关-是连接的实时(在TCP/IP或真实Internet中未使用)

第7层-应用层-这是你在计算机上使用的程序的数据

（！！！）五个的对比，已经总结好了，一定要记住哇！！！！！

这个图也很重要，有可能会让你画，就算不画也是帮助理解的很有效的图。

Multiplexing (Mux): Combining several streams of data into a single stream.

Demultipliexing (Demux): The opposite process. A stream of data is separated out into its individual components.

多路复用(Mux):将多个数据流合并成一个数据流。

解复用(Demux):相反的过程。数据流被分割成各个独立的组成部分。

pipelining: sender allows multiple, “in-flight”, yet-to-be-acknowledged packets (packets with no ACK as yet)

Go-back-N(GBN): sender can have up to N unacked packets in pipeline

Selective Repeat: sender can have up to N packets which it has not seen ACK for in “pipeline”

管道:发送方允许多个“正在运行”、尚未确认的包(还没有ACK的包)

返回N(GBN):发送方可以有多达N个未打包的包在管道中

选择性重复:发送端可以有多达N个数据包，它在“管道”中没有看到ACK。

传输层

fast retransmission: Triple duplicate ACK used to hint packet is “really lost” not just out of order

三次重复的ACK用来提示数据包是“真的丢失了”，而不是乱了顺序

flow control: receiver controls sender, so sender will not overflow receiver buffer by transmitting too much, too fast.

Receiver controls the Send window size, and adjust its own Receive window, usually opening or closing to control the data flow (rwnd)

流控制:接收端控制发送端，所以发送端不会因为发送太多、太快而溢出接收端缓冲区

接收器控制发送窗口的大小，并调整自己的接收窗口，通常打开或关闭以控制数据流

congestion control: Congestion control prevents too much data from being injected into the network, thereby causing switches or links to become overloaded (cwnd)

拥塞控制可以防止过多的数据注入到网络中，从而导致交换机或链路过载

Slow start: initial rate is slow but ramps up exponentially fast.

初始速率很慢，但呈指数级增长。

Nagle’s algorithm: Solve a problem that can occur when an application generates data very slowly.

解决当应用程序生成数据很慢时可能出现的问题。

AIMD: sender increases transmission rate (window size), probing for usable bandwidth, until loss occurs. increase cwnd by 1 MSS every RTT until loss detected and cut cwnd in half after loss

发送方增加传输速率(窗口大小)，探测可用带宽，直到发生丢失。每个RTT增加1 MSS的cwnd，直到检测到损耗，并在损耗后将cwnd减半

Rdt的过程

Extract the checksum from the packet header. Calculate a new checksum from the packet and header data received. If these do not match there is an error.

An error is reported with a NACK (or an ACK with the “wrong” number in rdt2.2, rdt3.0)

从包头中提取校验和。从接收到的数据包和报头数据计算一个新的校验和。如果不匹配，则会出现错误。

NACK报错(或rdt2.2, rdt3.0中ACK的“错误”号)

网络层

Forwarding: To transfer packets from the input port of the router to the appropriate output port

Routing: Determines the path that a packet takes from the source to the destination

转发：将分组从路由器的输入端口转移到合适的输出端口

路由：确定分组从源到目的地经过的路径

IPV6结构

·版本号字段占4位：IP协议的版本号  E.g. 4→IPv4，6 → IPv6

·首部长度字段占4位：IP分组首部长度 以4字节为单位 E.g. 5→IP首部长度为20(5×4) 字节

·服务类型(TOS)字段占8位：指示期望获得哪种类型的服务

·总长度字段占16位：IP分组的总字节数(首部+数据)

最大IP分组的总长度：65535B

最小的IP分组首部：20B

 IP分组可以封装的最大数据：65535-20=65515B

·生存时间（TTL）字段占8位：IP分组在网络中可以通过的路由器数（或跳步数）

·协议字段占8位：指示IP分组封装的是哪个协议的数据包（TCP、UDP）

·首部校验和字段占16位：实现对IP分组首部的差错检测

·源IP地址、目的IP地址字段各占32位：分别标识发送分组的源主机/路由器(网络接口)和接收分组的目的主机/路由器（网络接口）的IP地址

·选项字段占长度可变，范围在1~40B之间：携带安全、源选路径、时间戳和路由记录等内容

·填充字段占长度可变，范围在0~3B之间：目的是补齐整个首部，符合32位对齐，即保证首部长度是4字节的倍数

Link state routing

global: all routers have complete topology, link cost information所有路由器都有完整的拓扑结构，链路开销信息

flooding泛洪

只有当链路状态发生改变时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

distance vector routing

decentralized: router knows physically-connected neighbors, link costs to neighbors

路由器知道物理连接的邻居，连接成本到邻居

iterative process of computation, exchange of info with neighbors

迭代计算过程，与邻居交换信息

SDN

match+action: different kinds of devices become one. OpenFlow models the capabilities of each device as a match-action table. At run-time, the table will contain a set of entries that describe how packets matching that entry should be processed.

匹配+动作:不同种类的设备合二为一。OpenFlow将每个设备的功能建模为匹配操作表。在运行时，该表将包含一组条目，描述如何处理与该条目匹配的数据包。

IPV6

1. The number of address bits of IPv4 is 32, while that of IPv6 is 128

2. No fragment offset, header checksum, header length, DSCP, ECN

in IPv6, which speeds the signal processing and forwarding

传统路由算法

• The control plane calculates the forwarding table for each router

控制平面计算转发表

• Data Plane is longest-prefix match forwarding using a forwarding table.

数据平面根据最长匹配转发

• The forwarding table can forward packets by their IP address and nothing else.

转发表只能根据报文的IP地址转发

SDN优点

allows more flexibility in the control and data plane.更灵活

• Program your own control algorithms in language you know (Java, python etc).

用自己的算法语言

• Forwarding can use any part of the packet header.

转发可以使用包头的任何部分。

AS

网关路由器(gateway router)：位于AS“边缘”通过链路连接其他AS的网关路由器

1. 同一AS内的路由器运行相同的路由协议(算法)

2. 不同自治系统内的路由器可以运行不同的AS内部路由协议

也叫内部网关协议 (IGP): RIP、OSPF、IGRP

若AS1、AS2、AS3为三个自治系统

AS1必须:

1. 学习到哪些目的网络可以通过AS2到达，哪些可以通过AS3到达

2. 将这些网络可达性信息传播给AS1内部路由器

比如：BGP

OSPF

优点：

安全(security)：有OSPF报文可以被认证(authenticated)

Multiple paths：允许使用多条相同费用的路径（可以使得负载平衡）

Multiple cost：对于每条链路，可以针对不同的TOS（期望获得哪种服务）设置多个不同的费用度量

Uni and Multiple cast；集成单播路由与多播路由

Hierarchical：OSPF支持对大规模AS分层

BGP

事实上的标准域间路由协议，将Internet “粘合”为一个整体的关键

eBGP: 从邻居AS获取子网可达性信息。

iBGP: 向所有AS内部路由器传播子网可达性信息。

BGP会话(session): 两个BGP路由器 (“Peers”)交换BGP报文

通告的前缀信息包括BGP属性 （前缀+属性= “路由”）

AS-PATH(AS路径): 包含前缀通告所经过的AS序列: e.g., AS 67, AS 17

NEXT-HOP(下一跳): 开始一个AS-PATH的路由器接口，指向下一跳AS.

SDN 网络应用层：实现了对应的网络功能应用。这些应用程序通过调用 SDN 控制器的北向接口，实现对网络数据平面设备的配置、管理和控制。

北向接口：是 SDN 控制器与网络应用之间的开放接口，它将数据平面资源和状态信息抽象成统一的开放编程接口。

SDN 控制器：是 SDN 的大脑。控制器不仅要通过北向接口给上层网络应用提供不同层次的可编程能力，还要通过南向接口对 SDN 数据平面进行统一配置、管理和控制。

南向接口：是 SDN 控制器与数据平面之间的开放接口。 SDN 控制器通过南向接口对数据平面进行编程控制，实现数据平面的转发等网络行为。

SDN 数据平面：包括基于软件实现的和基于硬件实现的数据平面设备。数据平面设备通过南向接口接收来自控制器的指令，并按照这些指令完成特定的网络数据处理。同时，SDN 数据平面设备也可以通过南向接口给控制器反馈网络配置和运行时的状态信息。

Why a logically centralized control plane?

1. easier network management: avoid router misconfigurations, greater flexibility of traffic flows

2. table-based forwarding (recall OpenFlow API) allows “programming” routers

• centralized “programming” easier: compute tables centrally and distribute

• distributed “programming: more difficult: compute tables as result of distributed algorithm (protocol) implemented in each and every router

3. open (non-proprietary) implementation of control plane

为什么是逻辑上集中的控制平面?

1. 更容易的网络管理:避免路由器错误配置，更大的流量灵活性

2. 基于表的转发(回想一下OpenFlow API)允许“编程”路由器

•集中“编程”更容易:集中计算表和分发

分布式“编程:更困难:计算表作为分布式算法(协议)在每个路由器中实现的结果

3.控制平面的开放(非专有)实现

1.新的网络控制方式

2.flexible

3.logically centralised

4.programmable

5.无需构建新的路由器

6.快速试验新想法

7.自己尝试

ICMP

Traceroute如何停止

UDP segment eventually arrives at destination host

destination returns ICMP“port unreachable” message (type 3, code 3)

source stops

ping用于确定本地主机是否能与另一台主机成功交换(发送与接收)数据包

Tracert诊断程序确定到目标所采取的路由

传统路由算法

• The control plane calculates the forwarding table for each router

控制平面计算转发表

• Data Plane is longest-prefix match forwarding using a forwarding table.

数据平面根据最长匹配转发

• The forwarding table can forward packets by their IP address and nothing else.

转发表只能根据报文的IP地址转发

SDN优点

allows more flexibility in the control and data plane.更灵活

• Program your own control algorithms in language you know (Java, python etc).

用自己的算法语言

• Forwarding can use any part of the packet header.

转发可以使用包头的任何部分。

链路层

ARP (address resolution protocol): 地址解析协议

同一局域网（LAN）

A想要给同一局域网内的B发送数据报

-B的MAC地址不在 A的ARP 表中

A广播ARP查询分组，其中包含B的IP地址

-目的MAC地址 = FF-FF-FF-FF-FF-FF（广播地址）

-LAN中所有结点都会接收ARP查询

B接收ARP查询分组，IP地址匹配成功，向A应答B的MAC 地址

-利用单播（unicast）帧向A发送应答

A在其ARP表中，缓存B的IP-MAC地址对，直至超时（TTL）

-超时后，再次刷新

ARP是“即插即用”（plug-and-play）协议:

-结点自主创建ARP表，无需干预

前提：

A知道B的IP地址(通过用户输入的域名或者IP地址)

A知道第一跳路由器R (左)接口IP地址 (A主机的默认网关地址是路由器R (左)接口IP地址)

A知道第一跳路由器R (左)接口MAC地址 (同一局域网下的ARP协议)

过程：

1. A的转发

-A构造IP数据报，其中源IP地址是A的IP地址，目的IP地址是B的IP地址

-A构造链路层帧，其中源MAC地址是A的MAC地址，目的MAC地址是R(左)接口的MAC地址，封装A到B的IP数据报。

2.R的接收

-帧从A发送至R

-R接收帧，提取IP数据报，传递给上层IP协议

3.R的转发

-R转发IP数据报（源和目的IP地址不变！）

-R创建链路层帧，其中源MAC地址是R(右)接口的MAC地址，目的MAC地址是B的MAC地址（R右的ARP协议），封装A到B的IP数据报。

大致过程：交换机通过自学习，获知到达主机的接口信息，自己生成交换表（来过一条信息才会生成这个主机、接口的表）

Q:交换机怎么知道A’可以通过接口4到达，而B’可以通过接口5到达? A:每个交换机有一个交换表(switch table), 表中写了：主机的MAC地址, 到达主机的接口, 时间戳。

过程：当交换机收到帧:

1. 记录帧的源MAC地址与输入链路接口

2. 利用目的MAC地址检索交换表

3. if 在交换表中检索到与目的MAC地址匹配的入口(entry)

then {

if 目的主机位于收到帧的网段  then 丢弃帧

else 将帧转发到该入口指向的接口

}

else 泛洪(flood) /* 向除收到该帧的接口之外的所有接口转发 */（生成交换表）

信道划分(channel partitioning)