系列文章目錄

什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？
什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)交換之電路交換
數(shù)據(jù)交換之報(bào)文交換和分組交換
分組交換 vs 電路交換
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能（1）——速率、帶寬、延遲
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能（2）——時(shí)延帶寬積、丟包率、吞吐量/率
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念
OSI參考模型基本概念
OSI參考模型中非端-端層（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層）功能介紹
OSI參考模型中端-端層（傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層）功能介紹
TCP/IP參考模型基本概念，包括五層參考模型
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程通信
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)傳輸服務(wù)的需求
Web應(yīng)用之HTTP協(xié)議（涉及HTTP連接類型和HTTP消息格式）
Cookie技術(shù)
Web緩存/代理服務(wù)器技術(shù)
傳輸層服務(wù)概述、傳輸層 vs. 網(wǎng)絡(luò)層
傳輸層——多路復(fù)用和多路分用
傳輸層——UDP簡(jiǎn)介
傳輸層——可靠數(shù)據(jù)傳輸原理之Rdt協(xié)議
傳輸層——可靠數(shù)據(jù)傳輸之流水線機(jī)制與滑動(dòng)窗口協(xié)議
傳輸層——TCP特點(diǎn)與段結(jié)構(gòu)
傳輸層——TCP的可靠數(shù)據(jù)傳輸
TCP連接管理（圖解三次握手和四次揮手）
傳輸層——擁塞控制原理與解決方法
TCP的擁塞控制機(jī)制
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)與核心功能
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)模型——虛電路網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)模型——數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)
Internet網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層——IP協(xié)議之IP數(shù)據(jù)報(bào)的結(jié)構(gòu)
IP分片
IP編址與有類IP地址
IP子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼
CIDR與路由聚合
DHCP協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)
ICMP（互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議）

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動(dòng)機(jī)

最主要的動(dòng)機(jī)：32位IPv4地址空間已分配殆盡。除此之外，另一個(gè)動(dòng)機(jī)是期望改進(jìn)首部格式。期望支持快速處理/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)、支持QoS。

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IPv4 vs IPv6

在數(shù)據(jù)報(bào)格式上做了一些改進(jìn)：

• 固定長(zhǎng)度的40字節(jié)基本首部，并且簡(jiǎn)化了字段的構(gòu)成
• 路由器不再支持分片。這項(xiàng)工作由源主機(jī)和目的主機(jī)來完成

• 路由器基本不會(huì)對(duì)選項(xiàng)部分做處理，所以能夠快速地進(jìn)行IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的處理和轉(zhuǎn)發(fā)。從而提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率

IPv6數(shù)據(jù)報(bào)格式如下所示：

• 版本號(hào)和IPv4是一樣的，換句話說就是兼容了IPv4

• 優(yōu)先級(jí)(priority): 標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)的優(yōu)先級(jí)

• 流標(biāo)簽(flow Label): 標(biāo)識(shí)同一“流”中的數(shù)據(jù)報(bào)。流就是從特定的主機(jī)出發(fā)到特定的目的的一系列的數(shù)據(jù)報(bào)。這一系列數(shù)據(jù)報(bào)的流標(biāo)簽是相同的

• 下一個(gè)首部(next header): 標(biāo)識(shí)下一個(gè)選項(xiàng)首部或上層協(xié)議首部(如TCP首部)

• 跳步限制：基本對(duì)應(yīng)了IPv4里的TTL。定義了能夠經(jīng)過的最大的路由器數(shù)

IPv6和IPv4相比的其他改變：

• 校驗(yàn)和(checksum)被徹底移除，以減少每跳處理 時(shí)間
• 選項(xiàng)(options)： 允許，但是從基本首部移出，定義 多個(gè)選項(xiàng)首部，通過“下一個(gè)首部”字段指示
• 伴隨著新版的IPv6協(xié)議，ICMP也做了改變，稱為ICMPv6。主要有兩點(diǎn)改變：附加報(bào)文類型、多播組管理功能

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IPv6地址表示形式

將128劃分為8組，每組16位，用十六進(jìn)制表示，并且用冒號(hào)進(jìn)行分隔。

• 一般形式: 1080:0:FF:0:8:800:200C:417A
• 壓縮形式: FF01:0:0:0:0:0:0:43 壓縮→FF01::43
• IPv4-嵌入形式: 0:0:0:0:0:FFFF:13.1.68.3 或 ::FFFF:13.1.68.3
• 地址前綴: 2002:43c:476b::/48 (注: IPv6不再使用掩碼!)
• URLs: http://[3FFE::1:800:200C:417A]:8000

IPv6基本地址類型：

• 單播(unicast): 用于一對(duì)一通信。單播地址標(biāo)識(shí)唯一一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。單播地址可以出現(xiàn)在IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的源地址和目的地址
• 多播(multicast): 用于一對(duì)多通信。實(shí)際上標(biāo)識(shí)的一組網(wǎng)絡(luò)接口。多播地址只能出現(xiàn)在目的地址。也就是說IPv6數(shù)據(jù)報(bào)是發(fā)送給一個(gè)多播組的
• 任意播(anycast)：一對(duì)一組之一 （最近一個(gè)）通信。任意播地址也只能出現(xiàn)在目的地址。只不過向這個(gè)地址發(fā)送IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的時(shí)候，會(huì)被送到這組接口中的其中一個(gè)上去，通常是最近的那個(gè)

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IPv4向IPv6過渡

不可能在某個(gè)時(shí)刻所有路由器同時(shí)被更新為IPv6。在很長(zhǎng)的過渡期中，這兩種網(wǎng)絡(luò)是共存的。為了讓它們能夠共存，出現(xiàn)了很多技術(shù)。最有代表性的就是隧道技術(shù)，當(dāng)然也伴隨著雙協(xié)議棧。

隧道(tunneling): 當(dāng)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)需要穿越IPv4網(wǎng)絡(luò)時(shí)，IPv6數(shù)據(jù)報(bào)將作為IPv4數(shù)據(jù)報(bào)的載荷進(jìn)行封裝，穿越IPv4網(wǎng)絡(luò)。