网络知识笔记
文件名称 网络知识笔记 编制部门 后台运维 作者 丁正凯 当前版本 201807171203 受众范围 运维学员
常见的网络物理组件
网络的特征
速度 成本 安全性 可用性 可扩展性 可靠性
拓扑__
1、物理拓扑分类
物理拓扑描述了物理设备的布线方式
A、总线拓扑
定义：总线拓扑的网络结构是将网络中的各个节点设备用一根总线（如同轴电缆等）挂接起来，实现计算机网络的功能。任何连接在总线上的计算机都能在总线上发信号，并且所有计算机都能接收信号。
数据传输方式：总线拓扑的数据传输是广播式传输结构，数据发送给网络上的所有的计算机，只有计算机地址与信号中的目的地址相匹配的计算机才能接收到。采取分布式访问控制策略来协调网络上计算机数据的发送。
主要优点：
（1）网络结构简单，节点的插入、删除比较方便，易于网络扩展。
（2）设备少、电缆长度短、造价低，安装和使用方便。
（3）具有较高的可靠性。因为单个节点的故障不会涉及整个网络。
缺点：
（1）总线传输距离有限，通信范围受到限制。
（2）故障诊断和隔离比较困难。故障隔离困难。当节点发生故障，隔离起来还 比较方便，一旦传输介质出现故障时，就需要将整个总线切断。
（3）易于发生数据碰撞，线路争用现象比较严重。分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能，站点必须有介质访问控制功能，从而增加了站点的硬件和软件开销。
（4）分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能，站点必须有介质访问控制功能，从而增加了站点的硬件和软件开销。
适用场景：总线型拓扑结构适用于计算机数目相对较少的局域网络，通常这种局域网络、的传输速率在100Mbps，网络连接选用同轴电缆。主要适用于家庭、宿舍等网络规模较小的场所。总线型拓扑结构曾流行了一段时间，典型的总线型局域网有以太网。
B、环形拓扑
定义：环型拓扑是使用公共电缆组成一个封闭的环,各节点直接连到环上,信息沿着环按一定方向从一个节点传送到另一个节点。
组成：环接口一般由发送器、接收器、控制器、线控制器和线接收器组成。
数据传输：环型网中的数据按照设计主要是单向也可以双向传输(双向环)。由于环线公用，一个节点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流的目的地址与环上某节点地址相符时，信息被该节点的环路接口所接收，并继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口为止。
优点：（1）电缆长度短，只需要将各节点逐次相连。
（2）可使用光纤。光纤的传输速率很高，十分适合于环形拓扑的单方面传输。
（3）所有站点都能公平访问网络的其他部分，网络性能稳定。
缺点：（1）节点故障会引起全网故障，是因为数据传输需要通过环上的每一个 节点，如某一节点故障，则引起全网故障。
（2）节点的加入和撤出过程复杂。
（3）介质访问控制协议采用令牌传递的方式，在负载很轻时信道利用率相对较低。
C、星型拓扑
定义：在星型拓扑结构中，网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中央节点（又称中央转接站，一般是集线器或交换机）上，由该中央节点向目的节点传送信息。
结构特点：星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络
中央节点的主要功能有三项：
·当要求通信的站点发出通信请求后，控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路，被叫设备是否空闲，从而决定是否能建立双方的物理连接;
·在两台设备通信过程中要维持这一通路;
·当通信完成或者不成功要求拆线时，中央转接站应能拆除上述通道。
组成：集线器（HUB）或交换设备的硬件作为中央节点。
优点：
1）控制简单。任何一站点只和中央节点相连接，因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。
（2）故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。
（3）方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。
缺点：
（1）需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也骤增。
（2）中央节点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故障，则全网受影响。
（3）各站点的分布处理能力较低。
分类：
星型拓扑
尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑，然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的线缆连接到中心设备，因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备，而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要，这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。
扩展星型拓扑
如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连的其它网络设备，这种拓扑就称为扩展星型拓扑，比星型拓扑的复原能力更强
纯扩展星型拓扑的问题是：如果中心节点出现故障，网络的大部分组件就会被断开。
D、逻辑拓扑
逻辑拓扑描述了信息在网络中流动的方式
E、环拓扑
信号绕环传输
单一故障点
F、双环拓扑
信号沿相反方向传输
比单环的复原能力更强
组成：每一台网络设备连接有两条链路
G、全网状拓扑
容错能力强
实施成本高
H、部分网状拓扑
在容错能力与成本之间寻求平衡
网络模型分层
OSI将计算机网络体系结构(architecture）划分为以下七层：
物理层: （二进制传输）为启动、维护以及关闭物理链路定义了电气规范、机械规范、过程规范和功能规范；
数据链路层: （访问介质）
定义如何格式化数据以便进行传输以及如何控制对网络的访问；
支持错误检测。
网络层: （数据传输）
路由数据包；
选择传递数据的最佳路径；
支持逻辑寻址和路径选择。
传输层: （传输问题）
确保数据传输的可能性；
建立、维护和终止虚拟电路；
通过错误检测和恢复；
信息流控制来保障可靠性。
会话层: （主机间通信）
建立、管理和终止在应用程序之间的会话
表示层: (数据表示）
确保接收系统可以读出该数据；
格式化数据；
构建数据；
协商用于应用层的数据传输语法；
提供加密。
应用层: （网络进程访问应用层）
为应用程序进程（例如：电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络服务；
提供用户身份验证。
对等通信
PDU
-PDU: Protocol Data Unit,协议数据单元是指对等层次之间传递的数据单位
-物理层的 PDU是数据位 bit
-数据链路层的 PDU是数据帧 frame
-网络层的PDU是数据包 packet
- 传输层的 PDU是数据段 segment
-其他更高层次的PDU是消息 message
三种通讯模式
一、单播：信息的接收和传递只在两个节点之间进行，主机之间“一对一”的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐一传送，重复 10次相同的工作。
适用范围：单播方式较适合用户稀少的网络，不利于信息规模化发送
二、广播：广播方式下，网络中所有用户都能接收到该信息，当网络中需求该信息的用户量很小时，网络资源利用率将非常低，带宽浪费严重。不需要这些信息的用户也会受到影响。
适用范围：广播方式较适合用户稠密的网络，信息安全性和有偿服务得不到保障。
广播的优点：
1. 网络设备简单，维护简单，布网成本低廉
2. 由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。
三、组播
组播的优点：
1. 需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流，节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。
2. 由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发，所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个（268435456）组播，所以其提供的服务可以非常丰富。
3. 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。
组播的缺点：
1．与单播协议相比没有纠错机制，发生丢包错包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。
2．现行网络虽然都支持组播的传输，但在客户认证、QOS等方面还需要完善，这些缺点在理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步推广应用到现存网络当中。
局域网
定义：局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。
功能：局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。
类型：局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。
决定局域网的主要技术要素为：网络拓扑，传输介质与介质访问控制方法。
组成：局域网由网络硬件（包括网络服务器、网络工作站、网络打印机、网卡、网络互联设备等）和网络传输介质，以及网络软件所组成。
主要特点是：
1、覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。
2、使用专门铺设的传输介质进行联网，数据传输速率高（10Mb/s～10Gb/s）
3、通信延迟时间短，可靠性较高
4、局域网可以支持多种传输介质。
LAN组成
一个局域网有4部分组成。
一、网络通信设备
网络通信设备由两大类组成。一类是专用的通信设备。主要是集线器，交换机，路由器，调制解调器。另一类是连接服务器、工作站、网络通信设备的通信介质。主要是同轴电缆、双绞线、光纤。通信介质在电路上连通专用通信设备、服务器和客户机，信息在通信介质上传输。
二、服务器
服务器的作用有两个。一是用来管理局域网，二是为网络中的用户提供共享数据。因此，服务器比客户机重要得多。和客户机相比，服务器应有较高的配置。通常，服务器具有运行速度快，内存容量大，可靠性高的特点。
三、客户机
供用户使用的计算机叫客户机，有时也称工作站。和服务器不同，对工作站的配置并无明确要求，完全由实际情况而定。从最低档的286机到高档的P4机都可以作为工作站。网络中的客户机可以互相通信，可以共享服务器上的数据。如果局域网连入Internet，客户机还可以上因特网。
四、网络软件系统
计算机系统有硬件系统和软件系统组成，网络也不列外。网络通信设备、服务器、客户机可以看作是网络的硬件系统，而网络协议和网络操作系统则组成了网络软件系统。
网络协议是计算机网络的语言，计算机通过网络协议进行互通。协议种类很多，TCP/IP协议是最常用的协议。
网络操作系统是建立在各主机操作系统之上的一种操作系统，用于实现在不同计算机之间的用户通信，实现网络管理与软件资源的共享，并向用户提供统一方便的网络接口，以方便用户使用网络。Netware、Unix、Windows 2000 Serner都是网络操作系统。网络操作系统一般安装在服务器上。
网络电缆接口
【两边都用T568B 或者 T568A，是直通线；
一边用T568B一边用T568A，是交叉线】
非屏蔽式双绞线UTP
UTP 直通线：1、2（TX)发送，3、6(RX)接收
UTP 交叉线：1、2（TX)发送，3、6(RX)接收
反转线：两边线序完全调对，一边12345678，另一边是87654321
GBIC：转换器
Short wavelength (1000BASE-SX)：短波
传播最远距离500米，比双绞线传输距离远
Long wavelength/long haul (1000BASE-LX/LH)：长波
传播距离三公里
Extended distance (1000BASE-ZX)：拓展波
传播距离远，几十公里，上百公里
网络适配器（网卡）
一般四个网卡
LAN标准
目标在前，源在后
Ethernet II帧格式：抓包一般去除前八个字节和后四个字节，只取中间字节：6、6、2和46-1500。
MAC地址
一、什么是Mac地址
MAC（Media Access Control或者Medium Access Control）地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。
在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。
二、查看mac地址
1、ifconfig
2、 cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
3、 cat /sys/class/net/eth0/address
4、dmesg |grep eth 或 dmesg |grep eth0
三、物理地址
Windows下查看显示即为物理地址【ipconfig /all】
前八位是厂家固定分配地址
Mac地址
CSMA/CD
定义：CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection），即载波监听多路访问/冲突检测方法和CSMA/CA(Carrier Sense multiple Access/Collision Avoidance),即载波监听多路访问/冲突避免，都是争用型的介质访问控制协议，位于数据链路层，前者用于有线网络而后者用于无线网络。
工作原理：CSMA/CD应用在OSI7层里的数据链路层，它的工作原理是：发送数据前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据.在发送数据时，边发送边继续监听.若监听到冲突，则立即停止发送数据.等待一段随机时间，再重新尝试.。
冲突域：A发出数据，D也发出数据，两者在网络中冲突，则两者在一个冲突域中。若两者没有发生冲突，则A和D没有在一个冲突域，分别属于不同的冲突域。一个冲突域中的机器越少越好。最多不能超过1024台电脑。
【标准以太网采用方法】
Hub集线器
Hub：多端口中继器
Hub并不记忆该信息包是由哪个MAC地址发出，哪个MAC地址在Hub的哪个端口。
Hub的特点：
共享带宽
半双工
以太网桥
交换式以太网的优势
• 扩展了网络带宽
• 分割了网络冲突域，使网络冲突被限制在最小的范围内
• 交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要求的功能：优先级、虚拟网、远程检测……
以太网桥的工作原理
1）以太网桥监听数据帧中源MAC地址，学习MAC，建立MAC表
2）对于未知MAC地址，网桥将转发到除接收该帧的端口之外的所有端口
3） 当网桥接到一个数据帧时，如果该帧的目的位于接收端口所在网段上，它就过滤掉该数据帧；如果目的MAC地址在位于另外一个端口，网桥就将该帧转发到该端口
4） 当网桥接到广播帧时候，它立即转发到除接收端口之外的所有其他端口
【网桥可以隔断冲突域，不能隔断网络域】
【flood泛洪】
Hub和交换机比较
1、集线器属于OSI的第一层物理层设备，而网桥属于OSI的第二层数据链路层设备
2、从工作方式来看，集线器是一种广播模式，所有端口在一个冲
突域里面。网桥的可以通过端口隔离冲突
3、Hub是所有共享总线和共享带宽。网桥每个端口占一个带宽
交换机好处：
1、提升网络效率
2、工作在数据链路层（有Mac地址）
路由器
1、工作在网络层
2、为了实现路由,路由器需要做下列事情:
分隔广播域
选择路由表中到达目标最好的路径
维护和检查路由信息
连接广域网
路由
把一个数据包从一个设备发送到不同网络里的另一个设备上去。这些工作依靠路由器来完成。路由器只关心网络的状态和决定网络中的最佳路径。路由的实现依靠路由器中的路由表来完成。
查看路由表（两种方法）
VLAN（虚拟局域网）
一、作用：
1-1 、VLAN分割广播域【AB和CD隔断，不能接收对方广播】
2、
3、stp协议
STP协议（生成树协议）逻辑上断开环路，防止二层网络的广播风暴的产生。
附：
***************************************************************
【同一局域网内访问其他IP的c盘】
***********************************************************************************
分层的网络架构
TCP/IP协议栈
Transmission Control Protocol /Internet Protocol传输控制协议/因特网互联协议
1、定义：
TCP/IP是一个Protocol Stack，包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP等许多协议
二、内容
1、最早发源于美国国防部（缩写为DoD）的因特网的前身ARPA网项目，1983年1月1日，TCP/IP取代了旧的网络控制协议NCP，成为今天的互联网和局域网的基石和标准,由互联网工程任务组负责维护
2、 共定义了四层
3、 和ISO参考模型的分层有对应关系
【定义的四层】
三、TCP/IP 协议栈和 OSI 模型
四、TCP/IP 应用层
五、传输层
六、可靠性vs高效性
七、TCP特性
工作在传输层面向连接协议
全双工协议：双向传输
半关闭：单向关闭
错误检查：a发送100包，b收到则回复101.意味：收到第一百个包，希望发第101 个包。
将数据打包成段，排序
确认机制
数据恢复，重传
流量控制，滑动窗口
拥塞控制，慢启动和拥塞避免算法
八、TCP包头
【服务器端端口是固定的，客户机端端口是随机的】
源端口、目标端口：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个
序列号：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从 0 开始
确认号：表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送发：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号是这个确认号。
数据偏移：表示TCP报文段的首部长度，共4位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位），4位二进制最大表示15，所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节。
URG：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效
ACK：表示是否前面的确认号字段是否有效。ACK=1，表示有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段
PSH：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中
RST：如果收到一个RST=1的报文，说明与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段
SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段
FIN：表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段。
九、TCP包头选项
窗口大小：表示现在充许对方发送的数据量，也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量
校验和：提供额外的可靠性
紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置
选项部分：其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示，选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节
常见选项：
最大报文段长度：Maxium Segment Size，MSS
窗口扩大：Windows Scaling
时间戳： Timestamps
1 最大报文段长度
指明自己期望对方发送TCP报文段时那个数据字段的长度。默认是536字节。数据字段的长度加上TCP首部的长度才等于整个TCP报文段的长度。MSS不宜设的太大也不宜设的太小。若选择太小，极端情况下，TCP报文段只含有1字节数据，在IP层传输的数据报的开销至少有40字节（包括TCP报文段的首部和IP
数据报的首部）。这样，网络的利用率就不会超过1/41。若TCP报文段非常长，那么在IP层传输时就有可能要分解成多个短数据报片。在终点要把收到的各个短数据报片装配成原来的TCP报文段。当传输出错时还要进行重传，这些也都会使开销增大。因此MSS应尽可能大，只要在IP层传输时不需要再分片就行。在连接建立过程中，双方都把自己能够支持的MSS接入这一字段。 MSS只出现在SYN报文中。即：MSS出现在SYN=1的报文段中。
2 窗口扩大
为了扩大窗口，由于TCP首部的窗口大小字段长度是16位，所以其表示的最大数是65535。但是随着时延和带宽比较大的通信产生（如卫星通信），需要更大的窗口来满足性能和吞吐率，所以产生了这个窗口扩大选项。
3 时间戳
可以用来计算RTT(往返时间)，发送方发送TCP报文时，把当前的时间值放入时间戳字段，接收方收到后发送确认报文时，把这个时间戳字段的值复制到确认报文中，当发送方收到确认报文后即可计算出RTT。也可以用来防止回绕序号PAWS，也可以说可以用来区分相同序列号的不同报文。因为序列号用32为表示，每2^32个序列号就会产生回绕，那么使用时间戳字段就很容易区分相同序列号的不同报文。
十、映射第四层到应用程序
十一、TCP协议PORT
传输层通过port号，确定应用层协议
Port number:
tcp：传输控制协议，面向连接的协议；通信前需要建立虚拟链路；结束后
拆除链路
0-65535
udp：User Datagram Protocol，无连接的协议0-65535
IANA:互联网数字分配机构（负责域名，数字资源，协议分配）0-1023：系统端口或特权端口(仅管理员可用) ，众所周知，永久的分配给固定的系统应用使用，22/tcp(ssh), 80/tcp(http), 443/tcp(https)1024-49151：用户端口或注册端口，但要求并不严格，分配给程序注册为某应用使用，1433/tcp(SqlServer)，1521/tcp(oracle),3306/tcp(mysql),11211/tcp/udp (memcached)
49152-65535：动态端口或私有端口，客户端程序随机使用的端口
其范围的定义：/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range【客户端端口号使用范围】
附：
1、查看当前进程：
2、查看linux下常见应用的端口： cat /etc/services
十二—1、TCP三次握手
【dos攻击方式：利用三次握手】
十二----2、TCP四次挥手
有限状态机FSM:Finite State Machine
1、-CLOSED 没有任何连接状态
2、-LISTEN 侦听状态，等待来自远方TCP端口的连接请求
3 -SYN-SENT 在发送连接请求后，等待对方确认
4-SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后，等待对方确认
5- ESTABLISHED 代表传输连接建立，双方进入数据传送状态
6-FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求，等待对方确认
7 -FIN-WAIT-2 主动关闭,主机已收到对方关闭传输连接确认，等待对方发送关闭传输连接请求
8- TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭，等待所有分组消失
9-CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求，并已确认
10-LAST-ACK 被动关闭,等待最后一个关闭传输连接确认，并等待所有分组消失
11-CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接，等待对方确认
问题1】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。
【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。
客户端的典型状态转移
一、
客户端通过connect系统调用主动与服务器建立连接connect系统调用首先给服务器发送一个同步报文段，使连接转移到SYN_SENT状态。
此后connect系统调用可能因为如下两个原因失败返回：
1、如果connect连接的目标端口不存在（未被任何进程监听），或者该端口仍被处于TIME_WAIT状态的连接所占用（见后文），则服务器将给客户端发送一个复位报文段，connect调用失败。
2、如果目标端口存在，但connect在超时时间内未收到服务器的确认报文段，则connect调用失败。
connect调用失败将使连接立即返回到初始的CLOSED状态。如果客户端成功收到服务器的同步报文段和确认，则connect调用成功返回，连接转移至ESTABLISHED状态。
二、
当客户端执行主动关闭时，它将向服务器发送一个结束报文段，同时连接进入FIN_WAIT_1状态。若此时客户端收到服务器专门用于确认目的的确认报文段，则连接转移至FIN_WAIT_2状态。当客户端处于FIN_WAIT_2状态时，服务器处于CLOSE_WAIT状态，这一对状态是可能发生半关闭的状态。此时如果服务器也关闭连接（发送结束报文段），则客户端将给予确认并进入TIME_WAIT状态
客户端从FIN_WAIT_1状态可能直接进入TIME_WAIT状态（不经过FIN_WAIT_2状态），前提是处于FIN_WAIT_1状态的服务器直接收到带确认信息的结束报文段（而不是先收到确认报文段，再收到结束报文段）。
三、
__ 处于FIN_WAIT_2状态的客户端需要等待服务器发送结束报文段，才能转移至TIME_WAIT状态，否则它将一直停留在这个状态。如果不是为了在半关闭状态下继续接收数据，连接长时间地停留在FIN_WAIT_2状态并无益处。连接停留在FIN_WAIT_2状态的情况可能发生在：客户端执行半关闭后，未等服务器关闭连接就强行退出了。此时客户端连接由内核来接管，可称之为孤儿连接（和孤儿进程类似）
Linux为了防止孤儿连接长时间存留在内核中，定义了两个内核参数 ： /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans 指定内核能接管的
孤儿连接数目:
/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout 指定孤儿连接在内核中生存的时间 有效状态机客户端先发送一个FIN给服务端，自己进入了FIN_WAIT_1状态，这时等待接收服务端的报文，该报文会有三种可能：
只有服务端的ACK
只有服务端的FIN
基于服务端的ACK，又有FIN
1、只收到服务器的ACK，客户端会进入FIN_WAIT_2状态，后续当收到服务端的FIN时，回应发送一个ACK，会进入到TIME_WAIT状态，这个状态会持续2MSL(TCP报文段在网络中的最大生存时间,RFC 1122标准的建议值是2min).客户端等待2MSL，是为了当最后一个ACK丢失时，可以再发送一次。因为服务端在等待超时后会再发送一个FIN给客户端，进而客户端知道ACK已丢失
2、只有服务端的FIN时，回应一个ACK给服务端，进入CLOSING状态，然后接收到服务端的ACK时，进入TIME_WAIT状态
3、同时收到服务端的ACK和FIN，直接进入TIME_WAIT状态
TCP 超时重传 1、异常网络状况下（开始出现超时或丢包），TCP控制数据传输以保证其承诺的可靠服务
2、TCP服务必须能够重传超时时间内未收到确认的TCP报文段。为此，TCP模块为每个TCP报文段都维护一个重传定时器，该定时器在TCP报文段第一次被发送时启动。如果超时时间内未收到接收方的应答，TCP模块将重传TCP报文段并重置定时器。至于下次重传的超时时间如何选择，以及最多执行多少次
重传，就是TCP的重传策略
3、与TCP超时重传相关的两个内核参数： /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1，指定在底层IP接管之前
TCP最少执行的重传次数，默认值是3 /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2，指定连接放弃前TCP最多可以执行的重传次数，默认值15（一般对应13～30min）。
拥塞控制一、定义
TCP为提高网络利用率，降低丢包率，并保证网络资源对每条
数据流的公平性。即所谓的拥塞控制
二、内容
TCP拥塞控制的标准文档是RFC 5681，其中详细介绍了拥塞控制的四个部分：慢启动（slow start）、拥塞避免（congestion avoidance）、快速重传（fast retransmit）和快速恢复（fast recovery）。拥塞控制算法在Linux下有多
种实现，比如reno算法、vegas算法和cubic算法等。它们或者部分或者全部实现了上述四个部分。
三、 当前所使用的拥塞控制算法
/proc/sys/net/ipv4/tcp_congestion_control
UDP特性工作在传输层
提供不可靠的网络访问
非面向连接协议
有限的错误检查
传输性能高
无数据恢复特性
IP PDU报头
版本:占4位,指 IP 协议的版本目前的IP协议版本号为4
首部长度:占4位,可表示的最大数值是15个单位，一个单位为4字节，因此IP 的首部长度的最大值是60字节
区分服务:占8位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过.后改名为区分服务.只有在使用区分服务
(DiffServ)时,这个字段才起作用.一般的情况下都不使用
总长度:占16位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535 字节.总长度必须不超过最大传送单元 MTU
标识:占16位,它是一个计数器,通常，每发送一个报文，改值会加1， 也用于数据包分片，在同一个包的若干分片中，该值是相同的
标志(flag):占3位,目前只有后两位有意义
DF： Don‘t Fragment，中间的一位，只有当 DF=0 时才允许分片
MF： More Fragment，最高位，MF=1表示后面还有分片。MF=0表示最后一个分片。
片偏移:占12位,指较长的分组在分片后，该分片在原分组中的相对位置.片偏移以8个字节为偏移单位。
生存时间:占8位,记为TTL (Time To Live) 数据报在网络中可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一个 8 bit字段.推荐的初始值由分配数字 RFC 指定,当前值为64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值 255
协议:占8位,指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的IP层将数据部分上交给哪个处理过程, 1表示为 ICMP协议, 2表示为 IGMP 协议, 6表示为 TCP 协议, 17表示为UDP 协议
首部检验和:占16位,只检验数据报的首部不检验数据部分.这里不采用 CRC 检验码而采用简单的计算方法。
源地址和目的地址:都各占4字节,分别记录源地址和目的地址
IP PDU 报头示例
协议域
IP地址 1、它们可唯一标识 IP 网络中的每台设备
2、每台主机（计算机、网络设备、外围设备）必须具有唯一的地址
IP地址由两部分组成: • 网络ID：
• 标识网络
• 每个网段分配一个网络ID
• 主机 ID：
• 标识单个主机
• 由组织分配给各设备
IP地址分类 A类：
0 000 0000 - 0 111 1111: 1-127
网络数：126, 127
每个网络中的主机数：2^24-2
默认子网掩码：255.0.0.0
私网地址：10.0.0.0
B类：
10 00 0000 - 10 11 1111：128-191
网络数：2^14
每个网络中的主机数：2^16-2
默认子网掩码：255.255.0.0
私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0
C类：
110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223
网络数：2^21
每个网络中的主机数：2^8-2
默认子网掩码：255.255.255.0
私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0
D类：组播
1110 0000 - 1110 1111: 224-239
E类：
240-255
特殊地址1、0.0.0.00.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。
2、255.255.255.255限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机
3、127.0.0.1～127.255.255.254本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为
“127.0.0.1”的 数据包。
4、224.0.0.0到239.255.255.255组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。
224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序
5、169.254.x.x如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地址。
子网掩码公式
1 主机数=2^主机ID位-2
2 网络数=2^可变的网络ID位
3 网络ID=IP和netmask 相与
4 划分子网数=2^网络ID向主机ID借的位数
5 损失IP=2*（划分子网数-1）
跨网络通信 跨网络通信：路由
路由分类：
主机路由
网络路由
默认路由
优先级：精度越高，优先级越高
基本网络配置将Linux主机接入到网络，需要配置网络相关设置。
一般包括如下内容：__
主机名
IP/netmask
路由：默认网关
DNS服务器
主DNS服务器
次DNS服务器
第三DNS服务器