一.分组交换原理，以及报文分段
报文分段
报文分段是TCP协议的一部分，当应用程序生成的数据需要通过TCP发送时，如果数据量超过了TCP接收端所能接收的最大报文段长度（MSS），或者超过了网络的最大传输单元（MTU），TCP会将这些数据分割成更小的片段，每个片段称为一个TCP报文段。这些报文段会在接收端重新组装成原始的数据流。
作用于：传输层，且只限于TCP报文
分组交换原理
分组交换是一种网络技术，它将数据分割成小的数据包，称为分组。每个分组包含必要的路由信息，允许它们独立地通过网络，最终到达目的地。在目的地，这些分组会被重新组装成原始的数据流。
作用于：网络层
二.IP数据分组的片偏移计算。
已知当分组长度超过数据链路层能封装成桢的极限长度时（及超过MTU时），需要对分组进行分片。而片偏移的作用就是指出某片在原分组中的相对位置；另外还有标志和标识作为辅助。标识符站三位，最低位记为MF，当MF=1即表示后面还有分片的数据报，当MF=0即表示这已经是最后一个分片数据报了（如图1)。（中间这位记为DF，当DF=0即表示能分片）
图1
片偏移的计算：咱给举个例子，一个总长为3820字节的的数据报，数据部分为3800字节，需要分片为长度不超过1420字节的数据报片。有计算可得三个报片,分别为A,B,C（有序），其长度分别为1420,1420,1000.那么A中数据部分中第一个字节为原数据报的第一个字节（在这里记为第0个字节），而B中数据部分的第一个字节为原数据报数据部分中的第1400个字节，同理C为第2800个字节。由以上可得
| 长度 | 标识 | MF | DF | 片偏移 | |
| 原始数据报 | 3820 | 12121 | 0 | 0 | 0 |
| A | 1420 | 12121 | 1 | 0 | 0/8=0 |
| B | 1420 | 12121 | 1 | 0 | 1400/8=175 |
| C | 1000 | 12121 | 0 | 0 | 2800/8=350 |
#注意标识是我随意定义的，片偏移那一列中的算式是我为了理解加上去的，实际上并没有过程只有答案。
三.ARP协议的工作原理。
ARP又被叫做地址解析协议，是网络层协议。ARP的作用就是根据IP地址找出相对应的MAC地址。
ARP的工作原理
已知再每台主机中都有ARP高速缓存，里面存在本局域网上的某些主机和路由的IP地址到MAC地址的映射表（在电脑的密令提示符中执行 arp -a 命令就能够看到），这些都是主机已经知道的MAC地址。那么电脑是如何知道的呢？
我们知道当主机A要想主机B发送IP数据报时，需要知道主机B的MAC地址，主机A会先在ARP高速缓存中查找，有的话最好，省事，若没有则：
第一步：在局域网内发送ARP请求（已知主机B的IP：12.12.12.12），即在局域网内发送一个广播，寻找一个叫 12.12.12.12 的主机。
第二步：当主机B的ARP进程接收到A的ARP请求后会发送一个单播给主机A，叫做ARP响应，其中包含这B的MAC地址。
第三步：当主机A接收到主机B的响应报文后，进行解析并将主机B的MAC地址写入ARP高速缓存中。
#注意：arp请求中同时包含了主机A的IP和MAC地址，所以最后A和B的ARP高速缓存中都有对方的MAC地址。
ARP请求报文和响应报文的区别
| ARP请求报文 | ARP响应报文 | |
| 是否包含原IP和MAC地址 | 有 | 有 |
| 是否包含目标IP和MAC地址 | 有IP，但没有MAC | 有 |
| opcode（操作码） | Opcode: request (1) | Opcode: reply (2) |
#注意:因为ARP请求报文是以广播的形式发送得所以目标MAC可以理解为：
Dst: Broadcast (ff:ff:ff:ff:ff:ff)，即全F
四.CRC计算。
CRC，又叫做冗余检验，是一种数据链路层检中验 数据是否出错的方法。
CRC的原理
发送方：
第一步：将数据换分为组，假设每组为k个bite；
第二步：在k后面加n个0作为被除数 Q（长度为k+n），接着除以早就规定好的除数 p（长度为n+1），得到余数 R（长度为 n），R就是冗余码，又叫做FCS。
第三步：组装（长度 k+n），即将 冗余码 n 放在 k后面，接着发送出去。
接收方：
第一步：将接收到的每一帧除以同一个除数p，得到余数R1；
第二步：判断R1是否为0。如果是则表明数据没出错，否则出错。
#注意：在计算冗余码时，用的是模二运算，无论加减都不进位，即1+1=0,1-1=0,0+1=1,0-1=1,1-0=1，1111+1010=0101；（相同则为0，不同则为1）
例：除数为11101
设；k=101001 ，则被除数=101001000，求冗余码FCS是什么？
解：FCS=001。
五.IP分组如何根据路由表转发分组，RIP的工作原理。
已知路由是分组交换的关键，那么路由器是如何转发IP分组的呢？在这之前我们得了解RIP协议
RIP协议
RIP是一种分布式路由选择协议，也可叫做一种分布式的基于距离向量的路由选择协议。RIP要求网络上的路由器记录到其他网络的“距离”。
RIP对距离的定义入下：
路由到直接连接的网络的距离为：1；
路由到其他网络的距离为：经过的路由数+1；
注意：这里的距离也被叫做跳数，跳数最大值为15.所以RIP只适用于小型网络。
RIP信息的获取
RIP是分布式路由选择协议，它有一个特点——一个路由器需要不断地和其他路由器交换路由信息。
交换信息的对象：仅和相邻的路由器交换路由信息。
交换信息的内容：当前本路由器知道的所有信息，及自己先在的路由表。
交换的时间：按固定的时间交换信息。
RIP的距离向量算法
路由表的更新原则是找出到目的网络的最短距离。而距离向量算法就具有这样的能力。
对每一个相邻路由发来的RIP报文，执行以下步骤：（假设路由B向A发来RIP报文）
已知路由表中的每一个项目都包含三个元素——目的网络，跳数，下一跳路由的地址。
第一步：将地址全部改为B，就是把所有项目的下一跳的地址改为B，此外所有项目跳数都加1；
第二步：将B发来的路由表同A本身的路由表进行对比——比较目的网络，看是否B的路由表中有A的路由表中没有的目的网络，如果有则需要加入该目的网络所在的项目，如果没有则继续；
第三步 ：将B发来的路由表同A本身的路由表进行对比——比较具有相同目的网络的项目中的下一跳，如果下一跳的路由地址一样，且跳数也不一样，则需要更新；如果下一跳的路由的地址不一样，且跳数比A的路由表中的要小，则需要更新（如果要大就没有必要了）；
第四步：如果超过一定时间没有接收到B路由发来的RIP报文，则B路由将会被A记作不可达路由，即把距离设置为16.
第5步：返回。
例如：
A的路由表为
| 目的网络 | 距离 | 下一跳路由 |
| Net2 | 3 | B |
| Net3 | 4 | C |
B的路由表为
| 目的网络 | 距离 | 下一跳 |
| Net1 | 3 | D |
| Net2 | 4 | E |
| Net3 | 1 | 直接交付 |
在路由B向路由A发送RIP报文后，路由A的路由表为：
| 目的网络 | 距离 | 下一跳 |
| Net1 | 4 | B |
| Net2 | 5 | B |
| Net3 | 2 | B |
IP数据报在路由中
首先路由会依据IP数据报中的目的地址的IP算出目的网络地址，接着依据路由表来确定IP数据报的去留，如果在路由表中没找到目的网络那么该数据报将会被丢弃；如果找到了，那么IP数据报将会根据路由表中的信息发送到下一跳。
六.首部检验和的计算
检验和检验的是数据报的首部。
计算过程
第一步：将IP数据报首部划分为许多16位的序列；
第二步：把检验和置于0（及00000000 00000000）；
第三步：用反码算术运算把所有的16位的序列相加，得到一个16的序列；
第四步：算出得到的16位序列的反码，该反码就是检验和；
#注意发送端和接收端在第二步是不一样的，发送端需要把检验和置于0，而接收端则不需要（即省略第二步）
如果接收端计算的检验和为0则保留该数据报，否则丢弃
反码算术运算：0+0=0；0+1=1；1+1=0，并进1位；如果最高列相加产生进位，则最后的结果要在最低位加1.
七.子网的划分
子网划分的主要1原因就是为了：跟有效的管理网络资源和提高网络性能
划分子网的前期准备：
IP地址的构成：
网络号（主机号位数为 n ） + 主机号
已知网络号加主机号一共32位，根据网络号的前缀将IP地址分为：
| A类 | B类 | C类 | |
| 网络号的位数 | 8 | 16 | 24 |
| 网络号中固定的前缀 | 0 | 10 | 110 |
| 默认的子网掩码 | 255.0.0.0/8 | 255.255.0.0/16 | 255.255.255.0/24 |
| 有效的主机号个数 | 2^24-2 | 2^16-2 | 2^8-2 |
注意：除了A，B，C类，还有D类（多播地址）和E类（保留地址）。主机号中全1和全0的IP地址是不能够自由分配的。
计算网络地址
IP地址不仅代表了主机，还标志主机接口所连接的网络。
IP地址根据AND运算可以的到该IP地址所属的网络号，具体操作如下：
第一步：将十进制的IP地址和子网掩码转化成二进制，并且最低位对最低位，最高位对最高位排成两排；
第二步：依据 1 AND 1 = 0；1 AND 0 = 0；0 AND 1 = 0；进行计算；
第三步：将AND计算得到的结果转化成二进制,得到最终的网络地址。
例如：
注意：并且最低位对齐最低位，最高位对齐最高位排成两排，上下两个数为一列，每一列单独进行AND运算。计算得到的结果依旧保持原有的顺序，即最高位计算的结果依旧是最高位，最低位计算的结果依旧是最低位。
IP：128.14.35.7 = 10000000 00001110 00100011 00000111
子网掩码 11111111 11111111 11110000 00000000
网络地址 10000000 00001110 00100000 00000000= 128.14.32.0/20
子网划分的原理
子网划分的对象是网络地址，它是将网络地址细分，而并非改变网络地址 。
进行子网划分的手段是：增加网络前缀的位数，（其表现形式就是子网掩码中1的个数发生改变，1的个数=网络前缀的位数），网络前缀改变的位数决定了子网划分的个数。
例如：一个网络地址 20.0.0.0/8 把网络前缀改成10 那么原网络地址被划分成4个，分别是：
20.00000000.0000000.00000000= 20.0.0.0/10
20.01000000.00000000.00000000 = 20.64.0.0/10
20.10000000.00000000.00000000 = 20.128.0.0/10
20.11000000.00000000.00000000 = 20.192.0.0/10
#经过多次计算网络前缀增加 n位，那么子网个数为 2^n 个
注意：
网络号是IP地址的主成部分，标志着主机（路由）连接的网络，这网络号在网络中必须是唯一的。
网络前缀是再CIDR中网络号的另一种叫法。
网络地址是IP地址和子网掩码经过AND运算得到的结果表示。
子网掩码中1的个数=网络前缀的位数。
（所以网络号=网络前缀，但是不一定等于网络地址，那怕等于也是在忽略格式的情况下）
###如果子网划分还有不理解的地方可以去看看这位陈漂亮beauty-CSDN博客的文章题目叫做——计算机网络——子网划分（内含习题讲解）
八.TCP流控，拥塞控制。
TCP流控
流量控制：就是让发送方不要速率不要太快，要让接收方来的及接收，所以流量控制控制的队像是发送方的发送速率。
流量控制方法：滑动窗控机制。
滑动窗控机制原理：一直控制对象是发收方，所以在两台主机A，B建立回话，B准备向A发送信息时，A会给B一个非0的窗口值（rawnd），即最大接收总量，当B发送的报文字节总数达到了这个窗口的临界值时，B将停止发送，直到A再一次发送一个非0的窗口值。以达到控制B速率的目的。
TCP拥塞控制
拥塞控制：防止过多的数据注入到网络中，这样使网络中的路由器或链路不至于过载。
控制对象：涉及与降低网络性能有关的所有因素
用赛控制方法：慢开始，拥塞避免，快重传和快恢复。
（假定数据是单向传输的；接收方有足够大的缓存空间，因而发送窗口的大小由网络的拥塞程度来决定）
慢开始：有小到大逐渐增大注入到网络中的数据字节，即逐渐增大拥塞窗口数值。（拥塞窗口是以报文段为单位的动态窗口，控制着发送方单位时间内数据的最大发送量）
拥塞避免：降低拥塞窗口的增大速率，使其不在成倍增加，而是每一个时延的时间加1,。其目的就是让拥塞慢点到来。
快重传：要求接收方，无论消息是否丢失都发生确认报文，当有报文丢失时，则发送连续三次的一样的确认报文，防止发送方误认为出现拥塞。
快恢复：往往在执行了快重传之后执行，即将把拥塞窗口减半再执行拥塞避免，或则增加再执行拥塞避免
TCP流量控制与TCP拥塞控制的差别
| TCP流量控制 | TCP拥塞控制 | |
| 操作对象 | 两端的主机 | 整条网络线路，包括两端主机 |
| 定义 | 点到点的问题 | 全局性的过程 |
| 原理 | 控制发送端的输出速率 | 涉及与降低网络性能有关的所有因素 |