广域网 WAN

广域网分布的地理范围很广，又被称为远程网络。往往需要借助于公共基础通信网实现，例如公共电话网PSTN、DDN 数字数据网、X.25 网络 分组交换网、帧中继网络 Frame relay network。

• 电话网络 PSTN：是目前普及程度最高、成本最低的公用通信网络，它在互联网中也有着广泛的应用。
• DDN 数字数据网：利用数字传输通道(光纤，数字微波，卫星等)和数字交叉复用节点组成的数字数据传输网。
• X.25 网络 分组交换网： 以CCITT
  (是国际电报电话咨询委员会的简称，国际电信联盟（ITU）前身)建议的X.25协议为基础。它定义终端和计算机到分组交换网络的连接。分组交换网络在一个网络上为数据分组选择到达目的地的路由。X.25具有以下优点：信息传输质量高、网络可靠性高、方便与不同类型终端间的项目通信，线路利用率高和经济性能好。
• 帧中继网络 Frame relay network：是一种高性能的广域网协议，它运行在OSI参考模型的物理层和数据链路层。它是一种数据包交换技术，是X.25的简化版本，又称做快速分组交换技术。
  DSL 数字用户线路：以铜质电话线为传输介质的传输技术组合。常用ADSL：提供的上行和下行带宽不对称，因此称为非对称数字用户线路。

  TCP/IP协议

  TCP/IP协议是Internet的主体，进行数据交换所遵守的网络通信协议，是与Internet有关的一系列网络协议的总称。TCP协议：Transmission Control Protocol，是工作在传输层的协议；IP协议：Internet Protocol，是工作在网络层的协议。
  
• TCP/IP协议物理层：提供各种物理网络与TCP/IP之间的接口。TCP/IP并不关注物理层是如何实现的，只是使用物理层的功能。各种局域网协议Ethernet、FDDI、令牌环。
• TCP/IP协议网络层：将数据包封装成数据报，并为其选择合适的路由，发送传递数据包。包括IP协议、ARP协议、PARP协议、ICMP协议。
• TCP/IP协议传输层：提供端对端的可靠通信。包括TCP、UDP协议。
• TCP/IP协议应用层：为用户和主机之间提供一个接口，应用程序通过此层访问网络。DNS、FTP、HTTP、SMTP协议。

TCP/IP协议网络层

• IP协议：是网络层中最重要的协议，是整个Internet的基础协议，负责分配IP地址，提供路由。负责选择传送的道路，根据数据报报头中的目的地址，将数据报传送到目的主机。IP不提供可靠的传输服务，对数据没有差错控制，它只使用报头的校验码，不提供重发和流量控制。
• ARP协议：地址解析协议。(自己的IP+MAC+目标IP，求目标MAC地址)在数据报向下一个站点传递时，负责将IP地址转换为物理地址。在发送数据时，主机将包括目标IP地址的ARP请求，广播到网络上的所有主机，并接收返回信息，以此确定目标的物理地址。接收返回消息后，将该IP地址和物力地址存入本机ARP缓存中并保留一段时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机相互信任的基础之上，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息。
• PARP协议：反向地址转换协议，作用于ARP相反，负责将物理层地址转换成IP地址。(只知道自己的MAC设备地址，求自己的IP地址)允许局域网的物理机器主机从网关服务器的ARP表或者缓存上请求主机的IP地址。网络管理员在局域网网关路由器里创建一个表以映射物理地址（MAC）表与其对应的IP地址。当设置一台新机器时，其RARP客户机程序需要向路由器上的RARP服务器请求IP地址。建设在路由表中已经设置了一条记录。RARP服务器将返回IP地址给机器，此机器会存储起来以便日后使用。如无盘工作站工作时。
• ICMP协议；Internet控制报文协议，负责发送消息，报告错误。主要用于在主机与路由器之间传递控制信息，包括报告错误，交换受限控制，和状态信息。ICMP协议提供易懂的出错报告信息。但ICMP只能报告问题，不能纠正问题，纠正问题有发送方完成。比如经常使用的用于检查网络通不通的Oing命令。

IP地址

Internet上每台主机都必须具有唯一的地址以区别与其他主机，这个地址就Internet地址，IP地址。在Internet上，IP协议定义的主机地址时所有主机地址在网络上得到了统一。
IPv4 第四版IP协议，由网络地址+主机地址构成，有32位二进制组成。一个IP地址分为4段，a.b.c.d可以使用二进制形式表示，也可以用十进制表示。

子网掩码不能单独使用，必须结合IP地址一起使用。用来指明一个IP地址的哪些位标识是主机所在的子网，以及哪些标识是主机的位掩码。用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是远程网上。主机号是用来表示局域网里的每台机器的。

子网掩码的设定遵循一定的规则，当没有决定多少位是网络位，多少位是主机位时。根据子网掩码，子网掩码和IP地址一样都是32位，由网络+主机段构成。网络位用1表示；右边是主机位，用0表示。IP地址与子网掩码进行与运算，得到网络地址。很容易通过结果0的位数确定子网的主机数。只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。如果两台主机的IP地址分别与他们的子网掩码相遇后结果相同，则说明这两台主机在同一子网中。

缺省子网掩码即未划分子网。自定义子网掩码是将一个网络划分为几个子网，需要每一段使用不同的网络号或子网号。实际上我们可以认为将主机号分为两个部分:子网号、子网主机号。比如要这个网络划分27个子网，27=11011，5位2进制，就需要将主机号中的前5位用作子网号。实际是划分了30个子网号。这样做可以有效减少IP的浪费，因为我们知道有的局域网可以只有几十台的，或者几百台的设备，可能用不了那么多的位来表示。

域名系统（DNS）

我们可以通过IP地址去访问网站，但对于大多数用户来说，访问没一个网站都需要记忆一串数字是很繁琐的。用户可以通过域名系统来访问网站，所说域名，即具有一定含义的字符组合。域名系统是因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的使用因特网。最右层是最高层次的域名，最左边是主机名。

一级域名：.COM(商业机构) .EDU(教育机构) . ORG(非盈利组织) .NET(internet骨干网) .GOV(政府) .MIL(军事部门) .XX(国家)

TCP传输控制协议(Transmission Control Protocol)

是一种面向连接的、可靠、基于字节流的传输层通信协议。面向连接意味着两个使用TCP的应用在彼此交换数据包之前必须要先建立一个TCP连接。通过端对端检错与纠错提供可靠数据传输，保证数据在网络中正确传输并按照恰当的顺序到达目的节点，重传目的节点没有收到的任何数据，防止接收节点与源节点之间出现重复的数据报文段。

TCP被称作端对端(end-to-end)的协议，两端点之间是一个很大的因特网，必须经过“三次握手”，即三次数据交换。

1. 发送链接请求报文：SYN=1,SEQ=X;
2. 返回确认报文：SYN=1,SEQ=Y,ACK=X+1;
3. 发送确认报文：ACK=Y+1;
   链接已建立
4. 连接释放请求报文：FIN=1,SEQ=X;
5. 返回确认报文：ACK=X+1;
6. 返回连接释放请求报文：FIN=1,SEQ=Y,ACK=X+1;
7. 发送确认报文：ACK=Y+1;

TCP层位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端的包按序接收。然后接收端对已成功收到的包都返回一个相应的确认；如果发送端实体在合理的往返时延内未接收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来校验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

但TCP报文作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的报答也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。

TCP还能提供流量控制。可变大小的滑动窗口协议。TCP链接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

保证可靠性：超时重传和捎带确认机制。

拥塞控制：TCP拥塞控制算法。(加性增，乘性减，慢启动，对超时事件做出反应)

UDP 用户数据报协议

一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点。分组传输顺序的检查与排序由应用层完成。正是因为UDP的控制选项少，在数据传输过程中延迟小、数据传输效率高，适合最可靠性要求不高的应用程序，或者可以保证可靠性的应用程序，如DNS。音频、视频、普通数据。

UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当他想传送时就简单的去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快的把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

由于传输数据不建立链接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

UDP协议主要作用，将网络数据流量压缩成二进制数据传送单位的数据包。信息包的包头很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息报的额外开销很小。

吞吐量不受拥挤控制短发的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能功能的限制。

UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

路由器

是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是用于连接不同的网络，所谓不同的网络即网络地址不同。

路由器，又称网关设备，用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。通过IP和子网掩码，计算出相应的网络地址，即目的主机所在的网络，查找当前路由器的路由表，选择端口进行转发。所以路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能。

为经过路由器的每个数据帧、选择一条最佳传输路径。路由工作在IP协议，用于实现子网间转发数据。路由器一般都有多个网络接口，包括局域网接口和广域网接口。每个网络接口链接不同的网络，路由器中记录有每个网络端口相连的网络信息。同时路由器中还保存有一张路由表，它记录有去往不同网络地址应送往的端口号。交换机、网卡工作在数据链路层

参考：

• 计算机网络基础 教学视频