前言

在复习计算机网络，整理核心协议与概念。关键在于理解每一层的作用、关键协议的原理、以及数据如何封装与传递。

四层协议栈

数据流动：应用数据自上而下，每经过一层，添加该层首部（和尾部）封装，最终在物理链路上传输；接收方则自下而上，逐层解封装。

OSI七层协议

对应为TCP/IP四层: 网络接口层，网络层，传输层，应用层 (这两张图都来源于Java Guide )

网络接口层

核心职责：在相邻节点（同一网段）间进行帧的透明、可靠传输。
功能：帧定界、差错检测（CRC）、访问控制（如CSMA/CD）。

典型协议：
PPP (Point-to-Point Protocol)：最常见的点对点数据链路层协议，广泛应用于拨号、宽带接入。
重要设备：交换机（二层交换机）工作在此层，基于MAC地址进行帧转发。

网络层

核心职责：为主机之间提供逻辑通信，负责分组转发和路由选择。
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经过的路径。
核心协议：IP (Internet Protocol)。不可靠、无连接。

相关辅助协议：
ARP (Address Resolution Protocol)：由IP地址解析对应的MAC地址。
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)：为主机动态分配IP地址。
NAT (Network Address Translation)：将私有IP地址转换为公有IP地址，缓解IPv4地址耗尽。
ICMP (Internet Control Message Protocol)：用于网络连通性测试和错误报告。ping和traceroute命令的实际工作者。

路由协议（决定分组从源到目的所走的路径）：
留意一下三种路由协议传递协议

• RIP: UDP （内部, 距离-向量路由算法）
• OSPF: IP (内部, 链路状态路由算法)
• BGP: TCP （外部, 路径向量路由算法）

传输层

UDP (User Datagram Protocol)：

• 无连接、不可靠、时延小、开销低。
• 首部固定8字节。
• 适用于DNS查询、视频通话等实时应用。

TCP (Transmission Control Protocol)：

• 面向连接、可靠、基于字节流。
• 首部最小20字节，有可变长的选项部分。
• 可靠传输机制：序号/确认号、超时重传、冗余ACK快速重传。
• 流量控制：通过滑动窗口机制，防止发送方淹没接收方。
• 拥塞控制：包含慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复算法，防止网络过载。

应用层

核心职责：定义应用程序进程间通信和交互的规则，为最终用户提供服务。

• DNS (Domain Name System)：将域名解析为IP地址。使用UDP，端口53。

• FTP (File Transfer Protocol)：文件传输。使用两个TCP连接（控制连接-21端口，数据连接-20端口）。

• 电子邮件协议：
  SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)：发送邮件，使用TCP，端口25。
  POP3 (Post Office Protocol)​ / IMAP：从服务器读取邮件。POP3端口110。

• HTTP (HyperText Transfer Protocol)：万维网数据通信的基础，无状态协议。

note：ping工作在应用层，但直接调用网络层服务。虽然ping命令测试的是网络连通性，但它直接使用网络层的ICMP协议（具体是ICMP回送请求/应答报文），并未使用基于传输层端口号的应用层协议。