考研笔记

常见网络协议与机制辨析表

交换方式

维度电路交换报文交换分组交换
建立阶段通常先建立电路无专用电路数据报无连接；虚电路先建立逻辑状态
资源可预留带宽、时隙等链路按报文共享链路按分组统计复用
存储转发单位连续比特流完整报文分组
首部开销建立后数据开销较小每个报文携带控制信息每个分组携带首部
排队已预留资源时稳定报文级排队，缓存需求大分组级排队，适合突发流量
失败影响电路中断影响会话可逐跳另选路径数据报可逐包改路；虚电路受状态影响
典型场景传统电话网早期存储转发系统互联网

数据报与虚电路

维度数据报网络虚电路网络
建立连接无网络层连接建立先建立虚电路
分组首部完整目的地址短虚电路标识
路由器状态主要保存路由/转发表还保存虚电路映射状态
分组路径同一会话分组可走不同路径同一虚电路通常沿已定路径
到达顺序可能失序保证有序到达（王道口径）
可靠性不保证，由用户主机保证由网络保证（王道口径；帧中继、ATM 不重传）
故障恢复后续分组可按新路由转发相关虚电路可能需要重建

复用方式

方式划分资源关键特点典型限制
FDM频带各路同时发送需要保护带
TDM时间固定时隙轮转空闲用户仍可能占时隙
STDM动态时隙按需分配并携带标识需要缓存和调度
WDM光波长多波长共享光纤需要光复用器件
CDM码片序列同频同时传输，用码相关性分离依赖码序列和功率控制

差错检测与纠正

机制冗余形式主要能力典型边界
奇偶校验1 个奇偶 bit检测奇数个 bit 翻转偶数个翻转可能漏检
二维奇偶校验行列校验检测更多突发差错，可定位部分单错仍存在特定漏检模式
Internet Checksum16 bit 反码和检测首部/数据常见差错检错能力弱于良好 CRC
CRC多项式余数强突发差错检测余数为 0 仍可能存在不可检差错
海明码校验位覆盖位置集合单错纠正；扩展后可 SECDED冗余位数受码长约束

ARQ

维度停等GBNSR
发送窗口1最多 通常最多
接收窗口11与发送窗口配合，常取相等
失序帧通常丢弃丢弃并重复累计确认缓存窗口内失序帧
确认每帧或累计累计确认单独/选择确认
超时重传当前帧从最早未确认帧起连续重传只重传相关帧
计时器一个通常最早未确认帧一个每个未确认帧独立管理
缓存与复杂度最低中等最高

随机接入

协议发送规则冲突处理效率/边界
Pure ALOHA随时发送超时后随机重传最大吞吐约
Slotted ALOHA只在时隙边界发送冲突后随机选择时隙最大吞吐约
CSMA先侦听信道忙则推迟，仍可能因传播时延冲突传播时延越小越有效
CSMA/CD侦听并在发送中检测冲突冲突后发送干扰并二进制指数退避半双工共享以太网
CSMA/CA侦听、随机退避、确认，可用 RTS/CTS通过避免和 ACK 推断失败IEEE 802.11 无线局域网

Ethernet 与 WLAN

维度EthernetIEEE 802.11 WLAN
介质双绞线、光纤等无线信道
访问控制共享半双工历史上用 CSMA/CD；交换全双工无需竞争CSMA/CA、随机退避、ACK
差错恢复帧 FCS 检错，MAC 通常不确认单播帧单播帧有 MAC ACK 和重传
地址常用源、目的 MAC最多四地址字段，受 To DS/From DS 影响
隐蔽站有线拓扑中通常不构成同类问题可用 RTS/CTS 缓解
最小帧64 B MAC 帧按 802.11 帧格式和物理层规则处理

交换机与路由器

维度二层交换机路由器
查表依据目的 MAC + VLAN目的 IP 最长前缀
表项来源源 MAC 自学习、静态配置直连、静态、路由协议
未知单播在同 VLAN 内泛洪按路由表转发或丢弃
广播在同 VLAN 内转发普通二层广播不跨接口转发
每跳变化帧在同二层域内转发解封装旧帧并封装下一跳新帧
环路控制STP 等二层控制TTL/Hop Limit 与路由收敛

IPv4 与 IPv6

维度IPv4IPv6
地址长度32 bit128 bit
基本首部20～60 B固定 40 B
首部校验和有，只覆盖首部无
选项基本首部中的 Options扩展首部链
分片源端和路由器可执行；DF 可禁止仅源端使用 Fragment 扩展首部
广播支持无广播，使用组播/任播
邻居解析ARPICMPv6 NDP
自动配置DHCP、手工等SLAAC、DHCPv6、手工等（王道口径：即插即用，不需要 DHCP）
TTL 字段TTLHop Limit

ARP、DHCP、ICMP、NAT

机制输入/触发输出/结果作用范围
ARP已知同链路下一跳 IPv4 地址下一跳 MAC 缓存条目当前 IPv4 链路
DHCP主机缺少网络参数地址、掩码、网关、DNS、租期广播域，可由 Relay 跨网
ICMPIP 差错、诊断或控制事件不可达、超时、回显等报文封装在 IP 中端到端或逐跳返回
NAT/PAT私网连接穿越边界地址/端口映射并更新校验和NAT 边界和状态表

路由算法

维度距离向量 DV链路状态 LS
掌握信息到各目的的距离和下一跳区域/域内拓扑和链路代价
信息交换与邻居交换距离向量泛洪链路状态信息
核心算法Bellman-FordDijkstra
典型问题慢收敛、计数到无穷泛洪和拓扑数据库开销
常见协议RIPOSPF

RIP、OSPF、BGP

维度RIPOSPFBGP
范围AS 内 IGPAS 内 IGPAS 间 EGP
基础思想距离向量链路状态路径向量与策略
度量/属性跳数管理员配置的链路 CostAS_PATH、LOCAL_PREF、MED 等
承载UDP 520直接封装 IP，协议号 89TCP 179
收敛与规模简单，最大有效跳数 15分区、快速计算域内最短路径面向互联网规模和策略控制
防环最大跳数、毒性逆转等一致拓扑数据库和 SPFAS_PATH 检查
交换对象（王道）相邻路由器区域内所有路由器（洪泛）相邻路由器（BGP 对等方）
交换内容（王道）自己的整个路由表与本路由器相邻的链路状态首次整个路由表，之后只发变化部分
路径选择（王道）跳数最少代价最低较好，非最佳

王道的 BGP 选路顺序只列四步：本地偏好最高 → AS-PATH 最短 → 热土豆（最近的 NEXT-HOP）→ BGP 标识符最小；上表的 MED 等属于实际实现中的附加步骤，见 4.4.5。

UDP 与 TCP

维度UDPTCP
连接无握手三次握手建立连接状态
应用数据保留数据报边界连续字节流
可靠与顺序协议内不确认、不重传、不保序累计确认、重传、有序交付
流量控制无接收窗口 rwnd
拥塞控制协议内无拥塞窗口 cwnd
基本首部8 B20 B
广播/组播可承载一条连接只连接两个端点
典型应用DNS、DHCP、实时媒体、QUIC 承载HTTP/1.x、HTTP/2、FTP、SMTP

UDP 上的应用可以实现可靠性、拥塞控制和安全；TCP 应用仍要自行处理消息边界和业务事务。

流量控制与拥塞控制

维度流量控制拥塞控制
保护对象接收端缓存和处理能力网络链路、队列和转发资源
主要变量rwndcwnd、ssthresh
反馈来源接收端窗口通告ACK、丢包、RTT、ECN 等
典型机制零窗口、持续计时器慢开始、拥塞避免、快速恢复
发送限制与 cwnd 共同取最小与 rwnd 共同取最小

DNS 查询方式

维度递归查询迭代查询
被查询方责任返回最终答案或错误返回答案或下一服务器线索
常见位置主机到递归解析器递归解析器到根/TLD/权威服务器
状态与负载服务器承担后续解析查询方控制后续查询

FTP 主动与被动模式

维度主动模式被动模式
协商命令PORTPASV/EPSV
数据连接发起方服务器客户端
服务器端口常从 TCP 20 发起服务器临时监听端口
NAT/防火墙客户端入口连接较难放行两条连接均由客户端发起，通常更易部署

控制连接都由客户端连接服务器 TCP 21。

SMTP、POP3、IMAP

维度SMTPPOP3IMAP
方向客户提交、服务器间推送客户下载/管理客户同步服务器邮箱
常用端口TCP 25/587TCP 110TCP 143
主要状态信封、队列、投递会话认证、事务、更新认证、选中邮箱、文件夹和标志
典型用途发信和转发本地下载多设备邮箱同步

HTTP 连接能力

机制连接与请求关系主要效果
非持久连接每个对象独立 TCP 连接重复握手和慢开始
持久连接多个对象复用连接减少握手
HTTP/1.1 流水线多个请求连续发送，响应按序减少请求等待，受队首阻塞影响
HTTP/2 多路复用消息拆帧并在单 TCP 连接交错并发流共享连接，仍受 TCP 丢包恢复影响
HTTP/3 多路流QUIC 流在 UDP 承载上独立交付降低跨流丢包阻塞并支持连接迁移

链接

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