📌 怎么用这一页:① 忘了某个词是什么意思时反查;② 考前从头扫一遍,看到不确定的就回去读对应讲次;③ 读英文文献时对照。 ⭐ 标记的是本课程最核心的 40 个概念


一、体系结构与基本概念

中文 英文 一句话定义 讲次
⭐ 端系统 / 主机 end system / host 运行网络应用程序的设备,位于网络边缘 1
分组交换机 packet switch 收到分组并向输出链路转发的设备(路由器、交换机) 1
⭐ 协议 protocol 定义报文的格式、次序与收发时采取的动作 1
⭐ 分组交换 packet switching 数据切块独立传输,不预留资源 2
电路交换 circuit switching 通信前预留端到端专用通路 2
⭐ 统计复用 statistical multiplexing 不为每个用户预留,赌"不会同时用" 2
⭐ 存储转发 store-and-forward 路由器必须收完整个分组才能开始转发 2
⭐ 转发 forwarding 单台路由器内把分组从输入端口移到输出端口(纳秒级) 2, 17
⭐ 路由 routing 全网范围决定分组走哪条端到端路径(秒级) 2, 20
⭐ 端到端原则 end-to-end principle 只有在端点才能正确实现的功能,不应放在网络内部 4
⭐ 沙漏模型 / 窄腰 hourglass / narrow waist IP 是唯一的收腰,使万物互通,也使 IP 极难改变 4
⭐ 封装 encapsulation 每层把上层数据整体当作载荷,加上自己的头部 4
⭐ 协议僵化 ossification 中间设备对协议做了假设,导致协议无法演进 6, 19

二、性能

中文 英文 一句话定义 讲次
⭐ 传输时延 transmission delay 把分组所有比特推到链路上的时间 L/R 3
⭐ 传播时延 propagation delay 一个比特从链路一端走到另一端的时间 d/s 3
处理时延 processing delay 检查头部、决定输出端口的时间 3
⭐ 排队时延 queuing delay 在输出队列中等待的时间,唯一随负载变化的一项 3
⭐ 流量强度 traffic intensity La/R,逼近 1 时排队时延爆炸 3
⭐ 瓶颈链路 bottleneck link 端到端路径上速率最小的那条链路 3
⭐ 带宽时延积 bandwidth-delay product (BDP) R × RTT,管道能容纳的比特数 3, 11
长肥管道 long fat network (LFN) 高带宽 + 高时延的链路,对协议提出特殊要求 11, 14
抖动 jitter 时延的变动幅度 3, 8
有效吞吐量 goodput 接收方收到的有用数据速率(不含重传) 15

三、应用层

中文 英文 一句话定义 讲次
客户机–服务器 client-server 服务能力受服务器资源限制的架构 5
⭐ 对等 / 自扩展 P2P / self-scalability 每个新用户既是负担也是资源,分发时间趋于常数 5, 8
⭐ 套接字 socket 应用层与传输层之间的 API 边界 5, 9
⭐ 无状态 stateless 服务器不保存客户端过去请求的信息 5
⭐ 持续连接 persistent connection 一条 TCP 连接上串行多个请求,省 RTT 与拥塞窗口 5
⭐ 幂等 idempotent 执行一次与 N 次效果相同,因而可安全重试 5, 28
Cookie cookie 给无状态协议外挂状态的机制,也是追踪的基础 5
⭐ 条件 GET conditional GET 用 If-Modified-Since / If-None-Match 换取 304,省实体体不省 RTT 5
⭐ Web 缓存 web cache / proxy 同时降低时延、带宽成本;改变接入链路的流量强度 6
⭐ CDN content delivery network 把内容搬到用户附近;用 DNS 做节点选择 6
⭐ 队头阻塞 head-of-line blocking 队首受阻导致后面本可处理的元素也等待 6, 17
多路复用(HTTP/2) multiplexing 一条连接上并发多个流,消除应用层队头阻塞 6
⭐ QUIC QUIC 建在 UDP 之上的用户态传输协议,流级独立、支持连接迁移 6, 26
⭐ 权威 DNS 服务器 authoritative DNS server 存放某个域真正记录的服务器 7
⭐ 本地 DNS / 解析器 local DNS / resolver 代理你去查询层次结构并缓存结果,不属于层次结构本身 7
⭐ 递归查询 recursive query “帮我问到底” 7
⭐ 迭代查询 iterative query “告诉我下一步该问谁” 7
TTL(DNS) time to live 记录可被缓存的秒数,切换速度与查询量的权衡 7
任播 anycast 多个节点通告同一地址,路由到最近的一个 7, 19
DNSSEC DNS Security Extensions 给 DNS 记录签名,管真伪不管隐私 7
DoH / DoT DNS over HTTPS / TLS 加密 DNS 查询,管隐私不管真伪 7
一报还一报 tit-for-tat BitTorrent 的激励机制:你给我发得快,我才给你发 8
乐观疏通 optimistic unchoking 随机给一个邻居机会,防止新 peer 被饿死 8
⭐ DASH Dynamic Adaptive Streaming over HTTP 客户端按带宽自选码率,智能全在端上 8

四、传输层

中文 英文 一句话定义 讲次
⭐ 多路复用/分解 multiplexing / demultiplexing 发送端汇集、接收端分发到正确的 socket 10
⭐ 二元组 / 四元组 2-tuple / 4-tuple UDP socket 用(目的IP,端口);TCP 用(源IP,源端口,目的IP,目的端口) 10
反码校验和 Internet checksum 16 位求和(进位回卷)后取反;漏检率约 2⁻¹⁶ 10
伪首部 pseudo-header 校验和覆盖的 IP 地址等字段,破坏分层,逼 NAT 重算校验和 10
⭐ ARQ automatic repeat request 校验和 + 确认 + 重传的统称 11
⭐ 停等协议 stop-and-wait 发一个等一个,利用率 (L/R)/(RTT+L/R) 11
⭐ 流水线 pipelining 允许多个分组同时在途,利用率提升 N 倍 12
⭐ 滑动窗口 sliding window 限制在途未确认数据量;TCP 控速的着力点 12
⭐ 回退 N 步 Go-Back-N (GBN) 累积确认 + 单定时器 + 超时重传整个窗口 12
⭐ 选择重传 Selective Repeat (SR) 逐个确认 + 每包定时器 + 只重传丢失的那个 12
⭐ 累积确认 cumulative ACK ACK(n) 表示 n 之前全部收到;对 ACK 丢失鲁棒 12, 13
MSS maximum segment size TCP 报文段最大载荷,握手时协商 13
⭐ EWMA exponentially weighted moving average RTT 估计的平滑方法,近期样本权重更大 13
⭐ Karn 算法 Karn’s algorithm 不对重传过的报文段测 RTT,改用指数退避 13
⭐ 快速重传 fast retransmit 收到 3 个重复 ACK 立即重传,不等超时 13
⭐ SACK selective acknowledgment 明确告知已收到的不连续块,一个 RTT 修复所有空洞 13
⭐ 三次握手 three-way handshake 双方各自宣告 ISN 并各自得到确认 14
⭐ TIME_WAIT TIME_WAIT 主动关闭方等待 2MSL:保最后 ACK 送达 + 让旧报文消亡 14
SYN Cookie SYN cookie 把连接状态编码进 ISN,无状态因而无法被耗尽 14
⭐ 流量控制 flow control 保护接收方缓冲区,靠 rwnd 显式告知 14
零窗口探测 window probe 打破零窗口死锁;责任在发送方 14
⭐ 窗口缩放 window scaling 把 16 位 rwnd 扩到最大 1 GB,长肥管道必需 14
⭐ Nagle 算法 Nagle’s algorithm 有未确认数据时攒小包;与延迟确认交互产生 200 ms 延迟 14
⭐ 拥塞控制 congestion control 保护网络,靠丢包/时延间接推断 15
⭐ 拥塞崩溃 congestion collapse 重传的正反馈导致吞吐量趋于 0(1986 年真实发生) 15
⭐ AIMD additive increase, multiplicative decrease 加性增平行公平线,乘性减按比例缩小差距 → 收敛到公平 15
最大最小公平 max-min fairness 不减少更小的流就无法增加任何流 15
⭐ 慢启动 slow start cwnd 每 RTT 翻倍(名字有误导,实为指数增长) 16
⭐ 拥塞避免 congestion avoidance cwnd 每 RTT 加 1 MSS 16
快速恢复 fast recovery 3 个重复 ACK 后 cwnd = ssthresh+3,不退回 1 16
⭐ CUBIC CUBIC cwnd 是距上次丢包的绝对时间的三次函数;RTT 公平 16
⭐ BBR BBR 测 BtlBw 与 RTprop,工作在 BDP 点:跑满带宽不填缓冲 16
⭐ 缓冲区膨胀 bufferbloat 大缓冲区 + 基于丢包的 TCP = 巨大排队时延 16
ECN explicit congestion notification 路由器在丢包前标记分组,无损传递拥塞信号 16
AQM / CoDel active queue management 驻留时间而非队列长度来丢包 16, 17

五、网络层

中文 英文 一句话定义 讲次
⭐ 数据平面 data plane 单台路由器的转发行为(纳秒、硬件) 17
⭐ 控制平面 control plane 全网的路由计算(秒、软件) 17, 20
⭐ 尽最大努力 best-effort 不保证交付、时延、带宽、顺序——弱正是它可扩展的原因 17
⭐ 最长前缀匹配 longest prefix matching 多条前缀匹配时选最长的那条 17
TCAM ternary content-addressable memory 支持通配的硬件查找表,O(1) 但昂贵、容量有限 17
虚拟输出队列 virtual output queue (VOQ) 每个输出端口一个独立队列,消除队头阻塞 17
WFQ weighted fair queuing 按比特加权分配带宽,与分组大小无关 17
⭐ 子网 subnet 一组不经过路由器就能互相通信的接口 18
⭐ CIDR classless interdomain routing 前缀长度任意,支持按需分配与地址聚合 18
⭐ 地址聚合 route aggregation 用一条粗前缀代替多条细前缀,抑制路由表膨胀 18
MTU maximum transmission unit 链路能承载的最大帧载荷(以太网 1500 字节) 18
⭐ 分片 fragmentation 路由器切分、目的主机重组;IPv6 已取消 18
⭐ PMTUD path MTU discovery 源主机探测路径最小 MTU;屏蔽 ICMP 会造成黑洞 18, 22
⭐ DHCP dynamic host configuration protocol 四步 DORA,给出 IP + 掩码 + 网关 + DNS 18
⭐ NAT network address translation 用端口号当地址位;救了 IPv4,破坏了可寻址性 18
打洞 hole punching 双方同时外发建立映射,实现 NAT 后直连 18
CGNAT carrier-grade NAT 运营商级 NAT,造成双层 NAT,打洞成功率骤降 18
⭐ SLAAC stateless address autoconfiguration IPv6 主机无需 DHCP 自动配址 19
NDP neighbor discovery protocol IPv6 中取代 ARP,跑在 ICMPv6 上 19
双栈 / 隧道 dual stack / tunneling IPv6 过渡的两种方案 19
⭐ 泛化转发 generalized forwarding 「匹配(跨层字段)+ 动作」,统一路由器/交换机/防火墙/LB 19
中间盒 middlebox NAT、防火墙、LB 等违反端到端原则的设备;僵化的直接原因 19
⭐ 链路状态 link-state (LS) 每个节点知道完整拓扑,各自跑 Dijkstra;健壮 20
⭐ 距离向量 distance-vector (DV) 只与邻居交换距离;错误会全网扩散 20
⭐ 无穷计数 count-to-infinity DV 只传距离、丢失路径,导致缓慢的路由环路 20
⭐ 毒性逆转 poisoned reverse 向路径上的下一跳谎报 ∞;只能消除两节点环路 20
⭐ 自治系统 autonomous system (AS) 处于同一管理控制下的一组路由器 21
⭐ OSPF open shortest path first 域内链路状态协议,用区域限制泛洪范围 21
⭐ BGP border gateway protocol 互联网唯一的域间路由协议,跑在 TCP 179 21
⭐ AS_PATH AS_PATH 路由经过的 AS 序列;防环 + 策略依据 21
⭐ 路径向量 path vector 携带完整路径的 DV 变体,从根本上消除环路 21
⭐ LOCAL_PREF local preference 本 AS 的策略偏好,排在选路第一位 21
⭐ 热土豆路由 hot potato routing 尽快把流量甩出本 AS;导致路径不对称 21
⭐ Gao-Rexford Gao-Rexford rules 只通告能带来收入的路由;客户 > 对等 > 提供商 21
⭐ BGP 劫持 BGP hijacking 通告不属于自己的(更具体的)前缀吸引流量 21
⭐ RPKI resource PKI 验证前缀的起源 AS不验证 AS_PATH 21
⭐ SDN software-defined networking 控制平面从设备剥离,逻辑集中、物理分布 22
OpenFlow / P4 OpenFlow / P4 南向接口;P4 更进一步实现协议无关的可编程解析 19, 22
⭐ ICMP internet control message protocol 网络层的差错与控制报文,携带出错报文的前 8 字节 22
SNMP / NETCONF SNMP / NETCONF+YANG 前者擅长监控;后者带来事务与回滚 22
MPLS multiprotocol label switching “2.5 层"标签交换,用于流量工程与 L3VPN 22

六、链路层与无线

中文 英文 一句话定义 讲次
⭐ 成帧 framing 把数据报封装成帧并标记边界 23
⭐ 字节填充 byte stuffing 用转义字节让数据中可出现定界符(同 SMTP 点填充) 23
前向纠错 forward error correction (FEC) 不重传即可纠错,用于高 RTT 或单向场景 23
⭐ CRC cyclic redundancy check 模 2 除法;r 位保证检出所有 ≤ r 的突发错误 23
⭐ 时隙 ALOHA slotted ALOHA 最大效率 1/e ≈ 37% 24
⭐ CSMA/CD carrier sense multiple access with collision detection 边发边听,检测到碰撞立即停止;有线专用 24
⭐ 二进制指数退避 binary exponential backoff 第 m 次碰撞后从 2^m 个值中随机选(与 TCP 退避同构) 24
⭐ 最小帧长 minimum frame size 64 字节 = 2τ × R,为保证能检测到碰撞 24
⭐ MAC 地址 MAC address 48 位扁平地址,与设备绑定;逐跳更换 24
⭐ ARP address resolution protocol 广播查询 IP 对应的 MAC;不跨越路由器 24
⭐ 自学习 self-learning 交换机从帧的源地址学习端口,无需配置 24
⭐ 生成树协议 spanning tree protocol (STP) 阻断链路消除环路;因为以太网帧没有 TTL 24
VLAN virtual LAN 在一台交换机上划分多个逻辑广播域(802.1Q) 24
⭐ 隐藏终端 hidden terminal 两站互相听不到但在接收方处碰撞 25
⭐ CSMA/CA collision avoidance 无线只能避免不能检测;退避计数器冻结不重置 25
SIFS / DIFS short/DCF interframe space SIFS 更短,使 ACK 总能抢先 25
RTS/CTS request/clear to send 用 AP 广播的 CTS 让隐藏终端静默;默认关闭 25
NAV network allocation vector 虚拟载波侦听:看 Duration 字段而非真的听 25
性能异常 performance anomaly 一个慢站点拖慢整个 BSS 25
eNodeB / gNB eNodeB / gNB 4G / 5G 基站 26
⭐ P-GW / UPF packet gateway / user plane function 为终端分配并锚定 IP,因而移动时 IP 不变 26
⭐ 网络切片 network slicing 在同一物理网上划分逻辑独立的端到端网络 26
⭐ 间接路由 indirect routing 经归属代理转发;透明但有三角路由 26
切换 / 漫游 handover / roaming 前者同运营商内换基站,后者跨运营商 26
⭐ 连接迁移 connection migration QUIC 用与 IP 无关的 Connection ID 标识连接 26

七、安全

中文 英文 一句话定义 讲次
⭐ 机密性/完整性/认证 confidentiality / integrity / authentication 四属性中的三项(另一项是可用性);互相独立 27
AEAD authenticated encryption with associated data 同时提供机密性与完整性(AES-GCM) 27
⭐ 混合加密 hybrid encryption 公钥加密会话密钥,对称密钥加密数据 27
⭐ MAC message authentication code 共享秘密保证完整性;无不可否认性 27
HMAC HMAC 双层嵌套哈希,抵抗长度扩展攻击 27
⭐ 数字签名 digital signature 私钥签摘要;提供不可否认性 27
⭐ 证书 / CA certificate / certificate authority CA 签名的「公钥属于某主体」的声明 27
⭐ 证书透明度 certificate transparency (CT) 所有签发记入公开日志,使误签发可被检测 27
⭐ 现时数 nonce 一生只用一次的随机数;防重放 27
⭐ 重放攻击 replay attack 录下密文原样重发;加密不能防它 27
⭐ 中间人攻击 man-in-the-middle 插入通信路径读取或篡改双向流量 27
⭐ 前向保密 forward secrecy 长期私钥泄露也无法解密历史会话(靠临时 DH) 28
降级攻击 downgrade attack 迫使双方使用弱算法;TLS 的 Finished 防它 28
0-RTT zero round-trip time 首个分组即携带数据;无重放保护,只能用于幂等请求 28
⭐ IPsec ESP encapsulating security payload 提供加密的 IPsec 协议;AH 因无法穿 NAT 被淘汰 28
⭐ 隧道模式 tunnel mode 加密整个原始数据报,隐藏内部地址;VPN 的实现方式 28
⭐ 有状态防火墙 stateful firewall 维护连接跟踪表,只放行已建立连接的入站分组 28
零信任 zero trust 不因来自内网就信任;每次访问都认证授权 28
⭐ BCP 38 ingress filtering ISP 丢弃源地址伪造的分组;根本解法,卡在激励 28

八、服务质量、实时多媒体与数据中心

中文 English 一句话定义 讲次
⭐ 令牌桶 token bucket (r, b) 同时刻画长期速率与允许突发;任意区间 t 内流量 ≤ r·t + b 17
漏桶 leaky bucket 桶里装数据、输出速率严格恒定,完全抹平突发(令牌桶装的是许可 17
⭐ 流量监管 policing 超出约定就丢弃或降级,不缓存——不增时延但丢包 17
⭐ 流量整形 shaping 超出约定先缓存、延后发出,不丢包但增时延 17
综合服务 IntServ 逐流预留(RSVP),路由器为每条流维护状态;死于状态爆炸 17
⭐ 区分服务 DiffServ 边缘分类打 DSCP 标记,核心只按类别转发;复杂性放在边缘 17
逐跳行为 PHB DiffServ 中单跳的转发行为(EF 加速转发、AF 确保转发),不是端到端保证 17
⭐ 播放缓冲 playout buffer 接收方故意延后播放,把可变的网络时延换成恒定的播放时延 8
⭐ 时延抖动 jitter 同一条流中不同分组经历的时延之差;播放缓冲要抵消的就是它 8
RTP Real-time Transport Protocol 在 UDP 上补充序号(检丢包乱序)与时间戳(重建节奏);⭐ 不提供任何 QoS 保证 8
RTCP RTP Control Protocol 接收方周期回报丢包率、抖动与 RTT,发送方据此调码率 8
SIP Session Initiation Protocol 负责建立/修改/结束会话(找人、协商编解码),传语音的是 RTP 8
交织 interleaving 把相邻采样打散到不同包,丢包变成多处小间隙;⭐ 增加时延,不适合交互式 8
⭐ 全等分带宽 full bisection bandwidth 主机任意分成两半,两半间带宽等于接入带宽之和,即无超额订购 24
超额订购 oversubscription 上联带宽小于下联总和的比例(传统树形常达 12:1) 24
⭐ Clos / Fat-Tree Clos / fat-tree k 端口交换机搭出 k³/4 台主机、(k/2)² 台核心交换机的多路径拓扑 24
⭐ ECMP equal-cost multi-path 按五元组哈希把不同流散到等价路径;同流同路以避免乱序 24
⭐ TCP incast TCP incast 多对一同步汇聚 → 浅缓冲溢出 → 整窗丢失 → 只能等超时 → 吞吐崩塌 24
⭐ DCTCP Data Center TCP 用 ECN 标记比例 α 按比例降窗 cwnd×(1−α/2);问「拥塞多严重」而非「拥塞了吗」 24

九、常用端口号速查

端口 服务 端口 服务
20/21 FTP 179 BGP
22 SSH 443 HTTPS / QUIC
23 Telnet 465/587 SMTP 提交
25 SMTP 514 Syslog
53 DNS 853 DNS-over-TLS
67/68 DHCP 993 IMAPS
69 TFTP 995 POP3S
80 HTTP 3306 MySQL
110 POP3 5432 PostgreSQL
123 NTP 6379 Redis
143 IMAP 6653 OpenFlow
161/162 SNMP 8080 HTTP 备用

十、常用 ICMP 类型/代码

类型 代码 含义 用途
0 0 Echo Reply ping 的回复
3 0 网络不可达
3 1 主机不可达
3 3 端口不可达 ⭐ traceroute 判断终点
3 4 需要分片但设了 DF ⭐ PMTUD 依赖它
8 0 Echo Request ping
11 0 TTL 超时 ⭐ traceroute 逐跳发现
12 0 参数错误