计算机网络：自顶向下方法（原书第8版）

重点内容

• •因特网的两种描述方式：组成部分（硬件+软件）和服务（基础设施）
• •协议层次模型：应用层→传输层→网络层→链路层→物理层
• •分组交换 vs 电路交换：统计复用 vs 预留资源
• •网络边缘的两种接入方式：面向连接（TCP）和无连接（UDP）
• •ISP 的层次结构：Tier-1、Tier-2、接入ISP

重点内容

• •HTTP 的演进：HTTP/1.0 → HTTP/1.1（持久连接）→ HTTP/2（多路复用）→ HTTP/3（QUIC）
• •Cookie 和 Session：HTTP 无状态性的解决方案
• •DNS 的工作原理：层次化命名、递归查询、迭代查询
• •P2P 文件共享：BitTorrent 的 choked/interested 机制
• •Socket 编程：TCP Socket vs UDP Socket 的区别

代码示例

// 简单的 TCP Socket 服务器（Python）
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('0.0.0.0', 8080))
server.listen(5)
while True:
    client, addr = server.accept()
    data = client.recv(1024)
    client.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\nHello')
    client.close()

实验解读

Wireshark Lab: HTTP - 使用 Wireshark 抓包分析 HTTP 请求/响应报文。Socket Programming Lab - 实现简单的 Web 服务器和 UDP 聊天程序。

重点内容

• •UDP 的简单性：无连接、不可靠、尽最大努力交付
• •TCP 的三次握手和四次挥手：为什么需要三次？为什么 TIME_WAIT 等待 2MSL？
• •可靠数据传输：序号、确认、重传、GBN、SR
• •流量控制：滑动窗口机制，接收方通告窗口大小
• •拥塞控制：慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复
• •TCP 的公平性：与 UDP 流的竞争

代码示例

// TCP 拥塞控制的状态转换
// 慢启动：cwnd 指数增长，直到达到 ssthresh
// 拥塞避免：cwnd 线性增长，直到丢包
// 快重传：收到 3 个重复 ACK 立即重传
// 快恢复：cwnd = ssthresh = cwnd/2

实验解读

Wireshark Lab: TCP - 分析 TCP 连接建立、数据传输、连接关闭的完整过程。 congestion control - 使用工具观察 TCP 拥塞窗口的变化。

重点内容

• •数据平面 vs 控制平面：转发（本地决策）vs 路由（全局决策）
• •IPv4 数据报格式：TTL、分片、校验和
• •NAT 的争议：地址转换的利与弊
• •路由算法：链路状态（Dijkstra）vs 距离向量（Bellman-Ford）
• •OSPF：自治系统内部的路由协议
• •BGP：自治系统之间的路由协议，互联网的路由基石
• •SDN：控制平面与数据平面分离的新范式

实验解读

Wireshark Lab: IP - 分析 IP 数据报的格式和字段。Traceroute Lab - 使用 traceroute 观察分组经过的路由路径。

重点内容

• •差错检测：奇偶校验、检验和、CRC 循环冗余校验
• •多路访问协议：ALOHA、CSMA、CSMA/CD（以太网）、CSMA/CA（WiFi）
• •以太网帧格式：前导码、目的/源 MAC、类型、数据、FCS
• •交换机的工作原理：自学习、转发、生成树协议
• •VLAN：虚拟局域网，逻辑隔离广播域
• •数据中心网络：叶脊架构、ECMP、BGP in DC

重点内容

• •802.11 WiFi 架构：基础设施模式 vs 自组织模式
• •802.11 MAC 协议：CSMA/CA、RTS/CTS、ACK
• •802.11 帧格式：与以太网的差异
• •蜂窝网络：2G/3G/4G/5G 的演进
• •移动 IP：家乡代理、转交地址、隧道
• •移动性管理：切换、漫游、位置更新

重点内容

• •多媒体网络的挑战：延迟、抖动、丢包对音视频质量的影响
• •RTP/RTCP：实时传输协议和控制协议
• •VoIP：语音 over IP，编码、打包、抖动缓冲
• •流媒体：DASH（动态自适应流）、HLS
• •QoS 机制：IntServ（端到端预留）vs DiffServ（逐跳分类）
• •CDN：内容分发网络，边缘缓存，Akamai/Netflix Open Connect

重点内容

• •对称加密：DES、AES，密钥分发问题
• •公钥加密：RSA、Diffie-Hellman 密钥交换
• •数字签名和证书：CA、X.509、PKI
• •SSL/TLS：握手协议、记录协议、证书验证
• •IPsec：AH 和 ESP，隧道模式和传输模式
• •防火墙和 IDS：包过滤、状态检测、入侵检测
• •DDoS 攻击与防护：SYN Flood、DNS 放大、Botnet

重点内容

• •网络管理的四大功能：配置、故障、性能、安全
• •SNMP：管理站、代理、MIB、GET/SET/TRAP
• •NETCONF/YANG：现代网络配置协议
• •网络监控：流量测量、性能指标、日志分析
• •自动化运维：Ansible、Puppet、Chef 在网络设备上的应用