[lwip]第一周学习笔记二

发布于 2018-05-18 15:44:49 浏览：2858 订阅该版

[tocm]

* 本帖最后由 朝雨绫萧 于 2018-5-18 15:51 编辑 *

虽然第一周的任务已经完成，但是对tcp/ip协议的不了解，导致对lwip的宏定义有很多不理解，对窗口大小，滑动窗口，RTT等都一头雾水。
以下为学习tcp/ip协议的笔记
# OSI参考模型

OSI 7层参考模型：			TCP/IP 四层模型 ：

应用层

表示层 					应用层				应用程序

会话层

传输层 					传输层				操作系统

网络层 					网络层

数据链路层				链路层				设备驱动

物理层 										网络接口

- 应用层

针对特定应用的协议。例如:HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3 等。会在数据前面加首部信息。

- 表示层

将设备特定的数据格式转换成网络通用的数据格式。会在数据前面加首部信息。

- 会话层

决定采用何种连接方式发送信息，数据分割，会在数据前面加首部信息。

- 传输层

建立连接或断开连接和确认数据是否到达并数据重发。会在数据前面加首部信息。

- 网络层

将数据包发送到目标地址

- 数据链路层

附加含有 MAC 地址信息的首部，数据帧的生成与接收

- 物理层

比特流和电压信号的转换

- 应用层

DNS，URI，HTML，TLS/SSL，HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等

- 应用层

TCP，UDP，SCTP，DCCP等

- 互联网层

ARP，IP，ICMP

# 传输方式的分类

- 面向有连接型（TCP）和面向无连接型（IP）

- 电路交换与分组交换（蓄积交换）

- 单播、广播、多拨、任播

# 地址

MAC地址、IP 地址、端口号等信息做为地址标识

- 地址具有唯一性
- 地址（IP 地址）具有层次性

# 帧构成

帧标识数据链路层中包的单位

![分层中包的结构.jpg](/uploads/201805/18/154548w548mzpo3ezqizoo.jpg)

# IP分包与组包

MTU:数据链路的最大传输单位，不同数据链路大小不同

以太网：1500字节

FDDI：	4352字节

ATM：	9180字节

## IP Fragmentation（IP 分片处理）

IP上层可能传送比 MTU 更多字节的数据，因此需要进行分片处理，即将较大的IP包分成较小的IP包，到目的地后会被组合起来传给上一层。

使能路径MTU会禁止IP分片

# IP地址

IP地址由32位正整数来表示，由网络地址和主机地址两部分组成

网络地址在数据链路的每个段配置不同的值，网络地址必须保证互相连接的每个段地址不相互重复，相同段内的主机必须拥有相同的网络地址。

相同段内的主机地址不允许重复出现。

网络地址和主机地址长度由子网掩码决定，对应网络地址的位为1，对应主机地址的位为0。

将主机地址全部设置为1后则形成广播地址。

# 传输层协议

在TCP/IP中能够实现传输层功能的，具有代表性的协议是TCP和UDP。

需要可靠传输时选用TCP协议，需要高速和实时性时选择UDP协议

## TCP

TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议 。

TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。

## UDP

UDP（User Datagram Protocol 用户数据报协议）是具有不可靠性的数据报协议。

由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。

# Socket

在RT-Thread上使用TCP或UDP时，会用到BSD Socket API,应用程序利用Socket，可以设置对端的IP地址，端口号，并实现数据的发送和接收。

# MSS

在建立TCP连接的同时，也可以确定发送数据包的单位，称之为“最大消息长度”（MSS：Maximum Segment Size）。最理想的情况是，最大消息长度正好是IP中不会被分片处理的最大消息长度。

MTU值需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes，所以一般MSS值为1460

# 窗口

TCP 每次发送一个段，就需要一次确认应答，影响通信性能，可以通过设置窗口来设置几个段才应答一次，一次对多个段进行确认应答。

![窗口示意图.png](/uploads/201805/18/154544wssle8izps1fjiif.png)

窗口大小由接收端主机设置，发送端会发送不超过窗口大小的数据，也就是流量控制。

通信刚开始时，会启动慢启动，防止在网络拥堵时突然发送大量数据造成网络瘫痪

# 提高网络利用率的规范

## Nagle算法

当发送端还有少量数据未发送时，会延迟发送。当满足以下两个条件之一时才立即发送。

- 已发送的数据都已收到确认应答
- 可以发送最大段长度的数据时

在对实时性有要求的领域使用TCP时会关闭对该算法的启用

## 延迟确认应答

收到数据并不立即应答，而是延迟一会。

- 在没有收到2*最大段长度的数据为止不做确认应答
- 其他情况下，最大延迟0.5s发送确认应答（很多系统设置成0.2s左右）

TCP采用滑动窗口的控制机制，因此确认应答少一些也无妨。

## 捎带应答

根据应用层协议，发送消息到对端后，对端会返回一个回执，TCP的确认应答和回执数据可以通过一个包发送，可以减少收发数据量。需要开启延迟确认应答。

1 个回答

来一颗糖 2018-05-18

这家伙很懒，什么也没写！

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