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将TCP与UDP这样的简单传输协议区分开来的是它传输数据的质量。TCP对于发送数据进行跟踪，这种数据管理需要协议有以下两大关键功能：

可靠性：保证数据确实到达目的地。如果未到达，能够发现并重传。

数据流控：管理数据的发送速率，以使接收设备不致于过载。

要完成这些任务，整个协议操作是围绕滑动窗口确认机制来进行的。因此，理解了滑动窗口，也就是理解了TCP。

TCP面向流的滑动窗口确认机制:

TCP将独立的字节数据当作流来处理。一次发送一个字节并接收一次确认显然是不可行的。即使重叠传输（即不等待确认就发送下一个数据），速度也还是会非常缓慢。

TCP消息确认机制如上图所示，首先，每一条消息都有一个识别编号，每一条消息都能够被独立地确认，因此同一时刻可以发送多条信息。设备B定期发送给A一条发送限制参数，制约设备A一次能发送的消息最大数量。设备B可以对该参数进行调整，以控制设备A的数据流。

为了提高速度，TCP并没有按照字节单个发送而是将数据流划分为片段。片段内所有字节都是一起发送和接收的，因此也是一起确认的。确认机制没有采用message ID字段，而是使用的片段内最后一个字节的sequence number。因此一次可以处理不同的字节数，这一数量即为片段内的sequence number。

TCP数据流的概念划分类别

假设A和B之间新建立了一条TCP连接。设备A需要传送一长串数据流，但设备B无法一次全部接收，所以它限制设备A每次发送分段指定数量的字节数，直到分段中已发送的字节数得到确认。之后，设备A可以继续发送更多字节。每一个设备都对发送，接收及确认数据进行追踪。

如果我们在任一时间点对于这一过程做一个“快照”，那么我们可以将TCP buffer中的数据分为以下四类，并把它们看作一个时间轴：

1.    已发送已确认 数据流中最早的字节已经发送并得到确认。这些数据是站在发送设备的角度来看的。如下图所示，31个字节已经发送并确认。

2.    已发送但尚未确认 已发送但尚未得到确认的字节。发送方在确认之前，不认为这些数据已经被处理。下图所示14字节为第2类。

3.    未发送而接收方已Ready 设备尚未将数据发出，但接收方根据最近一次关于发送方一次要发送多少字节确认自己有足够空间。发送方会立即尝试发送。如图，第3类有6字节。

4.    未发送而接收方Not Ready 由于接收方not ready，还不允许将这部分数据发出。

接收方采用类似的机制来区分已接收并已确认，尚未接受但准备好接收，以及尚未接收并尚未准备好接收的数据。实际上，收发双方各自维护一套独立的变量，来监控发送和接收的数据流落在哪一类。

Sequence Number设定与同步：

发送方和接收方必须就它们将要为数据流中的字节指定的sequence number达成一致。这一过程称为同步，在TCP连接建立时完成。为了简化假设第一个字节sequence number是1，按照上图示例，四类字节如下：

1.     已发送已确认字节1至31。

2.     已发送但尚未确认字节32至45。

3.     未发送而接收方已Ready字节46至51。

4.     未发送而接收方Not Ready字节52至95。

发送窗口与可用窗口：

整个过程关键的操作在于接收方允许发送方一次能容纳的未确认的字节数。这称为发送窗口，有时也称为窗口。该窗口决定了发送方允许传送的字节数，也是2类和3类的字节数之和。因此，最后两类（接收方准备好而尚未发送，接收方未准备好）的分界线在于添加了从第一个未确认字节开始的窗口。本例中，第一个未确认字节是32，整个窗口大小是20。

可用窗口的定义是：考虑到正在传输的数据量，发送方仍被允许发送的数据量。实际上等于第3类的大小。左边界就是窗口中的第一个字节（字节32），右边界是窗口中最后一个字节（字节51）。概念的详细解释看下图。

可用窗口字节发送后TCP类目与窗口大小的改变：

当上图中第三类的6字节立即发送之后，这6字节从第3类转移到第2类。字节变为如下：

1.     已发送已确认字节1至31。

2.     已发送但尚未确认字节32至51。

3.     未发送而接收方已Ready字节为0。

4.     未发送而接收方Not Ready字节52至95。

确认处理以及窗口缩放：

过了一段时间，目标设备向发送方传回确认信息。目标设备不会特别列出它已经确认的字节，因为这会导致效率低下。目标设备会发送自上一次成功接收后的最长字节数。

例如，假设已发送未确认字节（32至45）分为4段传输：32-34，35-36，37-41，42-45。第1，2，4已经到达，而3段没有收到。接收方只会发回32-36的确认信息。接收方会保留42-45但不会确认，因为这会表示接收方已经收到了37-41。这是很必要的，因为TCP的确认机制是累计的，只使用一个数字来确认数据。这一数字是自上一次成功接收后的最长字节数。假设目标设备同样将窗口设为20字节。

当发送设备接收到确认信息，则会将一部分第2类字节转移到第1类，因为它们已经得到了确认。由于5个字节已被确认，窗口大小没有改变，允许发送方多发5个字节。结果，窗口向右滑动5个字节。同时5个字节从第二类移动到第1类，5个字节从第4类移动至第3类，为接下来的传输创建了新的可用窗口。因此，在接收到确认信息以后，看起来如下图所示。字节变为如下：

1.     已发送已确认字节1至36。

2.     已发送但尚未确认字节37至51。

3.     未发送而接收方已Ready字节为52至56。

4.     未发送而接收方Not Ready字节57至95。

每一次确认接收以后，这一过程都会发生，从而让窗口滑动过整个数据流以供传输。

处理丢失确认信息：

但是丢失的42-45如何处理呢？在接收到第3段（37-41）之前，接收设备不会发送确认信息，也不会发送这一段之后字节的确认信息。发送设备可以将新的字节添加到第3类之后，即52-56。发送设备之后会停止发送，窗口停留在37-41。

TCP包括一个传输及重传的计时机制。TCP会重传丢失的片段。但有一个缺陷是：因为它不会对每一个片段分别进行确认，这可能会导致其他实际上已经接收到的片段被重传（比如42至45）。

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将一台设备添加到本地网络的基本步骤包括：

• 指定唯一的IP地址与主机名。
• 确保启动时正确配置网络接口。
• 创建默认路由。
• 指定DNS域名服务器以使设备能够连接到网络其他部分。

指定主机名与IP地址:

使用/etc/hosts文件是将设备名映射到IP地址的最简单的方式，每一行以IP地址开始，跟随识别到的各种符号名：

由于/etc/hosts仅包括本地映射而且必须维护在每一台客户端设备，所以最好保存那些需要在启动时映射的信息（即：主机本身，默认网关，以及域名服务器）。

可使用hostname命令为设备指定主机名。该命令通常在启动脚本中运行，脚本中包含从配置文件读取的主机名。

ifconfig：配置网络接口:

ifconfig打开或关闭网络接口，设置IP地址与子网掩码，以及其他选项和参数。通常在启动时通过命令行从配置文件中读取参数来运行，但也可以手动运行以做修改。

ifconfig命令格式如下：

ifconfig interface [family] address options…

例如：

ifconfig eth0 192.168.1.13 netmask 255.255.255.0 up

为eth0设置IPv4地址与子网掩码，并将该接口准备好供使用。大多数系统中， ifconfig –a列出系统的网络接口以及当前设置。

family参数告诉ifconfig配置的是哪一种网络协议。用户可以对一个接口设置多个协议并同时使用，但必须分开配置。IPv4选项为inet，IPv6选项为inet6。缺省为inet。

address参数指定接口的IP地址。也可以使用主机名，但该主机名必须能在启动时解析为IP地址。对于设备的主接口来说，这意味着主机名必须出现在本地hosts文件中，因为其他解析方式依赖于已被初始化的网络。

关键字up将接口打开，down将其关闭。

netmask选项为接口设置子网掩码。

broadcast选项为接口指定IP广播地址。

route：配置静态路由:

route命令指定静态路由，指明该路由表项永远不会更改，即使运行路由进程。当在本地网络中添加新的设备时，通常仅需要指定默认路由。

这里有两种情况：一，当报文目的地址是直连网络上的某台主机时，路由表中的 “next-hop gateway”是本地主机自己的一个接口，报文直接发送到目的地，这时可在配置接口时用ifconfig命令将路由添加到路由表中。 二，可能没有与目的地址相匹配的路由，这时，启用默认路由，否则，返回ICMP“network unreachable” 或 “host unreachable” 信息给发送方。很多本地网络只有一个出口，所以只需配置指向出口的默认路由。

每一条route命令添加或删除一条路由。如下route命令原型几乎适用于每一Linux版本：

# route add -net 192.168.45.128/25 zulu-gw.atrust.net

该命令通过网关路由器zulu-gw.atrust.net添加一条到192.168.45.128/25网络的路由。通常，网关路由器是相邻主机或本地主机的一个接口（Linux要求在网关地址前加上gw选项名）。route命令必须能够将zulu-gw.atrust.net解析成IP地址。

Ubuntu网络配置:

如下图所示，Ubuntu在/etc/hostname以及/etc/network/interfaces，以及/etc/network/options中配置网络信息。

主机名在 /etc/hostname中设置。很多场景都要用到这一文件中配置的名字，某些情况下对命名是有限制要求的。

IP地址，网络掩码，默认网关在 /etc/network/interfaces中设置。以iface关键字开头的一行介绍了各个接口。iface之后的缩进行指明附加参数。例如：

ifup和ifdown命令会读取该文件并通过调用下层命令（诸如ifconfig）并配以合适的参数将接口连通或断开。auto语句指定启动时默认或ifup –a运行时的连通接口。

iface行中的inet关键字是ifconfig中使用的地址。关键字static表示一种“方式”，指eth0的IP地址和网络掩码是直接指定的。地址和网络掩码行要求静态配置，gateway行指明默认网关，用于安装默认路由。

SUSE网络配置：

SUSE用户可以选择NetworkManager或是传统的配置方法，用户可以在YaST中做出选择。也可以使用YaST GUI来配置传统系统。这里，我们介绍传统方式。除了配置网络接口以外，YaST也提供 /etc/hosts文件，静态路由，DNS配置的直接UI。下图显示了底层的配置文件。

除了DNS参数以及系统主机名之外，SUSE将大多数网络选项配置在 /etc/sysconfig/network目录下的ifcfg-interface文件。每一个接口呈现一个文件。

除了指定接口的IP地址，网关，以及广播信息，ifcfg-*文件可以配置很多其他网络选项。ifcfg.template文件对很多参数有清楚的注释。以下图为例：

SUSE系统中全局静态路由信息（包括默认路由）存储在routes文件中。文件中的各行就好象route命令省略了选项名，内容包含目标地址，网关，掩码，接口以及可选参数存储在路由表中，供路由进程查询。对于上述仅有默认路由的主机来说，路由文件包含以下内容：

default 192.168.1.254 - -

针对不同接口的路由保存在ifroute-interface文件中，接口部件的命名方法与ifcfg-*文件一致。其内容格式与routes文件相同。

Red Hat网络配置：

Red Hat网络配置GUI名为system-config-network，也可以通过Network名下面的System->Administration菜单下访问。该工具为配置网络接口与静态路由提供了一个简单的UI，也提供建立IPsec通道，配置DNS，添加/etc/hosts的面板。

下表列出了GUI编辑的底层文件。可在/etc/sysconfig/network中设置机器的主机名，也包括DNS域名以及默认网关。

例如，以下是某个以太网接口的network文件：

接口相关的数据存储在 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ifname，ifname是网络接口的名字，该文件为每个接口设置IP地址，掩码，网络，以及广播地址。也包含指明接口是否要在启动时开启。

常规机器有配置以太网接口以及回环接口的文件，例如

以及

基于DHCP的echo文件更加简单：

在/etc/sysconfig文件中更改配置信息之后，对相应端口运行 ifdown ifname， ifup ifname。如果一次配置多个端口，使用命令service network restart重置整个网络。这其实是运行/etc/rc.d/init.d/network的一个快速的方法，每次启动时被调用，加上start参数。

也可以通过启动脚本来配置静态路由，添加到/etc/sysconfig/static-routes 文件的路由信息在启动时被存入路由表。这些表项为route add命令指定参数：

首先列出的是接口，但它实际上是在route命令行的最后执行，将路由与指定接口相关联。（也可以在GUI中看到该架构，路由作为部分设置内容配给各个接口）。命令剩下的内容包含route参数。上文静态路由的例子会产生如下命令：