系列文章目錄

什么是計算機網(wǎng)絡？
什么是網(wǎng)絡協(xié)議？
計算機網(wǎng)絡的結構
數(shù)據(jù)交換之電路交換
數(shù)據(jù)交換之報文交換和分組交換
分組交換 vs 電路交換
計算機網(wǎng)絡性能（1）——速率、帶寬、延遲
計算機網(wǎng)絡性能（2）——時延帶寬積、丟包率、吞吐量/率
計算機網(wǎng)絡體系結構概念
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)絡層）功能介紹
OSI參考模型中端-端層（傳輸層、會話層、表示層、應用層）功能介紹
TCP/IP參考模型基本概念，包括五層參考模型
網(wǎng)絡應用的體系結構
網(wǎng)絡應用進程通信
網(wǎng)絡應用對傳輸服務的需求
Web應用之HTTP協(xié)議（涉及HTTP連接類型和HTTP消息格式）
Cookie技術
Web緩存/代理服務器技術
傳輸層服務概述、傳輸層 vs. 網(wǎng)絡層
傳輸層——多路復用和多路分用
傳輸層——UDP簡介
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)傳輸之流水線機制與滑動窗口協(xié)議
傳輸層——TCP特點與段結構
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的擁塞控制機制
網(wǎng)絡層服務與核心功能
網(wǎng)絡層服務模型——虛電路網(wǎng)絡
網(wǎng)絡層服務模型——數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡
Internet網(wǎng)絡的網(wǎng)絡層——IP協(xié)議之IP數(shù)據(jù)報的結構
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)絡地址轉換(NAT)
ICMP（互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議）

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動機

最主要的動機：32位IPv4地址空間已分配殆盡。除此之外，另一個動機是期望改進首部格式。期望支持快速處理/轉發(fā)數(shù)據(jù)報、支持QoS。

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IPv4 vs IPv6

在數(shù)據(jù)報格式上做了一些改進：

• 固定長度的40字節(jié)基本首部，并且簡化了字段的構成
• 路由器不再支持分片。這項工作由源主機和目的主機來完成

• 路由器基本不會對選項部分做處理，所以能夠快速地進行IPv6數(shù)據(jù)報的處理和轉發(fā)。從而提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率

IPv6數(shù)據(jù)報格式如下所示：

• 版本號和IPv4是一樣的，換句話說就是兼容了IPv4

• 優(yōu)先級(priority): 標識數(shù)據(jù)報的優(yōu)先級

• 流標簽(flow Label): 標識同一“流”中的數(shù)據(jù)報。流就是從特定的主機出發(fā)到特定的目的的一系列的數(shù)據(jù)報。這一系列數(shù)據(jù)報的流標簽是相同的

• 下一個首部(next header): 標識下一個選項首部或上層協(xié)議首部(如TCP首部)

• 跳步限制：基本對應了IPv4里的TTL。定義了能夠經過的最大的路由器數(shù)

IPv6和IPv4相比的其他改變：

• 校驗和(checksum)被徹底移除，以減少每跳處理 時間
• 選項(options)： 允許，但是從基本首部移出，定義 多個選項首部，通過“下一個首部”字段指示
• 伴隨著新版的IPv6協(xié)議，ICMP也做了改變，稱為ICMPv6。主要有兩點改變：附加報文類型、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，用十六進制表示，并且用冒號進行分隔。

• 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): 用于一對一通信。單播地址標識唯一一個網(wǎng)絡接口。單播地址可以出現(xiàn)在IPv6數(shù)據(jù)報的源地址和目的地址
• 多播(multicast): 用于一對多通信。實際上標識的一組網(wǎng)絡接口。多播地址只能出現(xiàn)在目的地址。也就是說IPv6數(shù)據(jù)報是發(fā)送給一個多播組的
• 任意播(anycast)：一對一組之一 （最近一個）通信。任意播地址也只能出現(xiàn)在目的地址。只不過向這個地址發(fā)送IPv6數(shù)據(jù)報的時候，會被送到這組接口中的其中一個上去，通常是最近的那個

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IPv4向IPv6過渡

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

隧道(tunneling): 當IPv6數(shù)據(jù)報需要穿越IPv4網(wǎng)絡時，IPv6數(shù)據(jù)報將作為IPv4數(shù)據(jù)報的載荷進行封裝，穿越IPv4網(wǎng)絡。