HTTP 是客户端与服务器之间的请求—响应协议。浏览器请求一个资源，服务器返回状态码、响应头和内容。GET 常用于读取资源，POST 常用于提交数据；Host、Content-Type 等头部则补充请求或内容的元信息。 连接和缓存 早期 HTTP/1.0 常为每次请求建立新 TCP 连接；持久连接让多个请求复用同一连接，减少重复握手。HTTP/2 仍运行在 TCP 上；HTTP/3 使用 QUIC（基于 UDP），不能简单概括成“所有 HTTP 都在 TCP 上”。 浏览器可以缓存资源，代理缓存和内容分发网络（CDN）则能让多个用户复用靠近他们的内容副本。缓存是否可用、保留多久，主要由 Cache-Control 等响应头约束；缓存不是任意中间设备都能擅自长期保存内容。 Anycast 允许多个地点宣告相同的 IP 前缀，路由系统通常把用户带到拓扑上较近的服务节点。它适合无连接查询或可在不同节点间独立处理的服务；如果一个有状态连接被路由到另一台没有该连接状态的服务器，连接就可能中断。 图中客户端原本经 R1、R2 连到 S1；链路变化后，路由改经 R3 到 S2。由于 S2 没有原 T ...

DNS（Domain Name System）把域名映射到 IP 地址，也保存邮件服务器等其他记录。它不是一台存放全世界域名的中央服务器，而是一套分层、分布式的名称系统。 一次递归查询 浏览器需要解析 www.berkeley.edu 时，设备上的存根解析器（stub resolver）通常把问题交给递归解析器。若答案不在缓存里，递归解析器会逐级查询： 根服务器指出 .edu 顶级域的名称服务器。 .edu 服务器指出 berkeley.edu 的权威名称服务器。 权威服务器返回该域名对应的记录。 这像寄信时逐级查找地址：根目录只告诉你下一层由谁管理，不必知道每个具体住址。递归解析器拿到结果后返回给客户端，并可按记录的 TTL 缓存一段时间，减少后续查询。 记录与传输 DNS 记录包含名称、类型、值和缓存时长等信息。常见的 A 记录指向 IPv4 地址，AAAA 记录指向 IPv6 地址，MX 记录描述邮件服务器。 常规 DNS 查询通常使用 UDP 53 端口；响应过大、区域传送或其他需要可靠字节流的情形会使用 TCP。UDP 查询丢失时，解析器可以重试；并非所有 DNS 通信都 ...

流量控制和拥塞控制解决的是不同问题：前者根据接收方通告窗口保护接收端；后者通过拥塞窗口（cwnd）限制网络中的在途数据，避免路由器队列持续堆积。 怎样发现拥塞 端到端拥塞控制通常从丢包或时延变化推断网络状况。丢包信号直观，但不一定都由拥塞造成；时延会随着队列变长而上升，不过更难区分网络中的其他变化。路由器也可以显式提供拥塞信号，帮助发送端更早调整速率。 AIMD 与慢启动 拥塞避免阶段常用 AIMD（Additive Increase, Multiplicative Decrease）：网络正常时逐步增加 cwnd；检测到拥塞时按比例减小。多个发送端共享瓶颈时，这种“缓慢试探、遇堵退让”的做法能在利用带宽和稳定性之间折中。 下图把两个发送端的速率画在坐标轴上：若瓶颈容量归一化为 1，x + y = 1 是容量边界；超过边界会拥塞，远低于边界则有带宽未被利用。 TCP 慢启动则从较小窗口开始，在收到确认后较快增加发送量；达到慢启动阈值或检测到拥塞后，进入更谨慎的增长阶段。它不是先无限制发送再猜带宽，而是逐渐探测可用容量。 收到多个重复 ACK 时，发送端可能推断某段数据丢失并快速重传。 ...

IP 尽力转发数据报，但可能丢包、重复或乱序。TCP 在两台端系统之间提供可靠、有序的字节流；丢包恢复和顺序整理由通信端完成，而不是由每台中间路由器保存连接状态。 序号、确认与重传 TCP 给字节流中的数据编号。接收方用确认号（ACK）表示“下一个期望收到的字节序号”；这种累计确认也意味着此前的字节都已连续到达。发送方会缓存尚未确认的数据，并根据往返时间设置重传计时器，超时后重发。 若接收方发现中间有缺口，后续数据仍可先缓存。重复 ACK 让发送方知道仍缺少某段数据，达到条件时可以提前重传，而不必总等计时器超时。 下图用累计确认说明了这个过程：在示例中，确认号停在 2，发送方收到多个重复 ACK 后重传缺失的数据段。 窗口与速率限制 一次只发送一个数据段会让长距离链路闲置，所以 TCP 使用滑动窗口，在等待确认期间继续发送数据。窗口至少受两项限制：接收方通告窗口（避免压垮接收端）和拥塞窗口（避免给网络造成过多负载）。实际可发送的数据量受两者中较小者约束。 带宽时延积（BDP）可以估计“让链路保持忙碌”所需的在途数据量： 1BDP = 链路带宽 × 往返时延 发送窗口太小会浪费链路容量 ...

设备连上局域网后，要先获得网络配置，再找到下一跳的链路层地址。以新加入校园 Wi-Fi 的笔记本为例：DHCP 帮它取得 IP 配置；要发送第一个数据包时，ARP 帮它查出默认网关的 MAC 地址。 DHCP：取得网络配置 DHCP 通常通过 DORA 流程分配租约：客户端广播 Discover，服务器回复 Offer，客户端 Request 选择一份配置，服务器用 Acknowledge 确认。配置通常包括 IP 地址、子网掩码、默认网关和 DNS 解析器。IPv4 DHCP 使用 UDP，服务器监听端口 67，客户端使用端口 68。 IPv6 有邻居发现（Neighbor Discovery）和 SLAAC（无状态地址自动配置）等机制。路由器可以通告网络前缀，主机据此生成本地 IPv6 地址；IPv6 的邻居解析也由 ICMPv6 邻居发现完成，而不是使用 IPv4 的 ARP。 ARP：找到同一链路上的 MAC 地址 发送主机先判断目的 IP 是否在本地子网。如果在，就查询目的主机的 MAC；如果不在，就查询默认网关的 MAC，把以太网帧交给网关，再由路由器继续转发。 以太网广播 ...

同一个局域网里的设备需要共享链路。以太网帧使用 MAC 地址标识本地链路上的发送方和接收方；常见 MAC 地址长 48 位，例如 f8:ff:c2:2b:36:16。MAC 地址和 IP 地址用途不同：IP 负责跨网络寻址，MAC 地址负责当前链路上的帧交付。 以太网帧会携带源 MAC、目的 MAC 和上层协议类型等字段，帧尾的校验字段用于检测传输错误。 交换机怎样学会转发 学习型交换机不需要预先知道每台主机的位置。收到帧时，它会记录“源 MAC 地址是从哪个端口进来的”。以后若要转发给这个地址，就把帧送到对应端口。 如果目的 MAC 尚未出现在转发表中，交换机通常会把帧从其他端口泛洪出去；广播帧则发送给同一广播域内的设备。设备收到单播帧后，会检查目标 MAC 是否属于自己，不匹配就忽略。 像校园楼里的走廊一样，多个交换机之间保留冗余通路能应对链路故障；但若这些连接形成环路，未知单播和广播帧可能不断绕圈复制，造成广播风暴。 STP 如何避免二层环路 生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）让交换机在物理上保留冗余链路、逻辑上阻塞其中一部分，使转发拓扑没有环路 ...

路由器收到 IP 数据包后，要根据目的 IP 决定下一跳。这个工作可以分成两层：控制平面通过路由协议学习和计算路径；数据平面查转发表，尽快把包送到对应端口。可以把它想成物流中心：控制平面规划目的地对应的分拣路线，数据平面负责处理每一件包裹。 IP 前缀与最长匹配 IPv4 地址有 32 位，常写成四组十进制数，例如 192.168.1.25。CIDR 用斜杠标出网络前缀长度：192.168.1.0/24 表示前 24 位是网络部分，剩余 8 位用于该网络中的地址。对应的子网掩码是 255.255.255.0。 路由表中的前缀可能重叠。若表里有 10.0.0.0/8 和 10.1.2.0/24，发往 10.1.2.7 的包应选更具体的 /24 路由。这叫最长前缀匹配（Longest Prefix Match）。它让路由器可以用一条较短的汇总路由覆盖许多地址，同时为少数网络提供更具体的路径。 IPv6 将地址扩展为 128 位，以十六进制分组表示，例如 2001:db8::1。连续的零分组可以压缩成 ::，但一个地址中最多只能使用一次。 从域内路由到域间路由 互联网由许多自治系统（Auto ...

路由器要把分组送往目的地，首先得知道网络里有哪些路由器、它们之间如何连接，以及经过每条链路的代价。链路状态路由（Link-State Routing）的做法是：让路由器收集全网拓扑信息，再各自计算到目的地的最短路径。 从邻居到全网拓扑 每台路由器先发现直接相连的邻居，并确定到邻居的链路代价。常见的做法是通过 Hello 消息确认邻居关系。 之后，路由器生成链路状态通告（Link-State Advertisement，LSA），描述自己连接了哪些邻居以及相应的链路代价，并把通告泛洪给网络中的其他路由器。这样，每台路由器都能逐步建立一份全网拓扑数据库。 泛洪需要处理重复和过期信息。LSA 通常带有序列号和生存时间：序列号帮助路由器识别更新版本，生存时间则让旧信息最终失效。拓扑变化时可以发布新通告，此外也会定期刷新信息。 这里的“一致”不是指所有路由器在同一瞬间看到完全相同的内容。拓扑更新需要时间传播；网络稳定并且通告成功扩散后，各路由器的数据库才会收敛到相同的拓扑视图。 用 Dijkstra 计算路径 有了拓扑数据库后，每台路由器都可以把自己作为起点，运行 Dijkstra 等最短路径算 ...

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Computer Networks 互联网设计原理与链路基础（Internet Design Principles & Links） 1. Internet Architecture（互联网体系结构） 互联网设计目标： 支持大规模网络连接 保持可扩展性 支持不同网络互联 在故障情况下保持通信能力 互联网核心设计原则： 去中心化控制（Decentralized Control） 尽力而为服务（Best-Effort Service） 绕过故障（Route Around Trouble） 简单网络核心（Dumb Infrastructure） 端到端原则（End-to-End Principle） 分层（Layering） 窄腰模型（Narrow Waist） 2. Decentralized Control（去中心化控制） 互联网没有中央控制中心。 每个网络设备： 独立运行 根据自身信息进行决策 不依赖单个控制节点 优点： 可扩展 高可靠 支持不同组织加入网络 SDN（Software-Defined Networking） 将网络控制逻辑集中到软件控制器。 优 ...