计算机中“位”是什么意思?

在计算机内部,数据都是以二进制的形式存储和运算的。

位,二进制数据中的一个位(bit)简写为b,音译为比特,是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示0或1两种状态,要表示更多的信息,就要把多个位组合成一个整体,一般以8位二进制组成一个基本单位,即字节。

8位能表示多少种组合?2的8次方,如果用来表示数字,从0开始,那8位最大能表示255。

这样就可以理解IP地址中所说的多少位。
◆ IP地址长度为32位,常分成4个8位
◆ IP地址常使用点分十进制来表示(0255.0255.0255.0255)

还有IP协议中的多少位。

源端口、目标端口:计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的,而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用,所以通过指定源端口和目标端口,就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的,可推算计算机的端口个数为2^16个

序列号:表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示,所以每2^32个字节,就会出现序列号回绕,再次从 0 开始

确认号:表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送方:我希望你(指发送方)下次发送的数据的第一个字节数据的编号为此确认号

数据偏移:表示TCP报文段的首部长度,共4位,由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分,需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位),4位二进制最大表示15,所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节

URG:表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段(urgent pointer)只有当URG=1时才有效

ACK:表示是否前面确认号字段是否有效。只有当ACK=1时,前面的确认号字段才有效。TCP规定,连接建立后,ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段

PSH:提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据,为接收后续数据腾出空间。如果为1,则表示对方应当立即把数据提交给上层应用,而不是缓存起来,如果应用程序不将接收到的数据读走,就会一直停留在TCP接收缓冲区中

RST:如果收到一个RST=1的报文,说明与主机的连接出现了严重错误(如主机崩溃),必须释放连接,然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题,主机拒绝响应,带RST标志的TCP报文段称为复位报文段

SYN:在建立连接时使用,用来同步序号。当SYN=1,ACK=0时,表示这是一个请求建立连接的报文段;当SYN=1,ACK=1时,表示对方同意建立连接。SYN=1,说明这是一个请求
建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1,带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段

FIN:表示通知对方本端要关闭连接了,标记数据是否发送完毕。如果FIN=1,即告诉对方:“我的数据已经发送完毕,你可以释放连接了”,带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段

窗口大小:表示现在允许对方发送的数据量,也就是告诉对方,从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量,达到此值,需要ACK确认后才能再继续传送后面数据,由Window size value * Window size scaling factor(此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到)得出此值

校验和:提供额外的可靠性

紧急指针:标记紧急数据在数据字段中的位置

选项部分:其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示,选项部分最长为:(2^4-1)*4-20=40字节
常见选项:
   最大报文段长度:Maxium Segment Size,MSS,通常1460字节
   窗口扩大:Window Scale
   时间戳: Timestamps

1 最大报文段长度MSS(Maximum Segment Size)
指明自己期望对方发送TCP报文段时那个数据字段的长度。比如:1460字节。数据字段的长度加上TCP首部的长度才等于整个TCP报文段的长度。MSS不宜设的太大也不宜设的太小。若选择太小,极端情况下,TCP报文段只含有1字节数据,在IP层传输的数据报的开销至少有40字节(包括TCP报文段的首部和IP数据报的首部)。这样,网络的利用率就不会超过1/41。若TCP报文段非常长,那么在IP层传输时就有可能要分解成多个短数据报片。在终点要把收到的各个短数据报片装配成原来的TCP报文段。当传输出错时还要进行重传,这些也都会使开销增大。因此MSS应尽可能大,只要在IP层传输时不需要再分片就行。在连接建立过程中,双方都把自己能够支持的MSS写入这一字段。 MSS只出现在SYN报文中。即:MSS出现在SYN=1的报文段中
MTU和MSS值的关系:MTU=MSS+IP Header+TCP Header
通信双方最终的MSS值=较小MTU-IP Header-TCP Header

2 窗口扩大
为了扩大窗口,由于TCP首部的窗口大小字段长度是16位,所以其表示的最大数是65535。但是随着时延和带宽比较大的通信产生(如卫星通信),需要更大的窗口来满足性能和吞吐率,所以产生了这个窗口扩大选项

3 时间戳
可以用来计算RTT(往返时间),发送方发送TCP报文时,把当前的时间值放入时间
戳字段,接收方收到后发送确认报文时,把这个时间戳字段的值复制到确认报文中,当发送方收到确认报文后即可计算出RTT。也可以用来防止回绕序号PAWS,也可以说可以用来区分相同序列号的不同报文。因为序列号用32为表示,每2^32个序列号就会产生回绕,那么使用时间戳字段就很容易区分相同序列号的不同报文。

字节

字节是计算机数据处理的最基本单位,并主要以字节为单位解释信息。字节(Byte)简记为B,规定一个字节为8位,即1B=8bit。每个字节由8个二进制位组成。一般情况下,一个ASCII码占用一个字节,一个汉字国际码占用两个字节。

一个字通常由一个或若干个字节组成。字(Word)是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的数据长度。由于字长是计算机一次所能处理信息的实际位数,所以,它决定了计算机数据处理的速度,是衡量计算机性能的一个重要指标,字长越长,性能越好。
是不是可以这样理解,平时说的“字符”就是由若干字节组成,不同编码格式的字符所占字节是不同的。

数据的换算关系

1Byte=8bit,1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB。
计算机型号不同,其字长是不同的,常用的字长有8、16、32和64位。一般情况下,IBM PC/XT的字长为8位,80286微机字长为16位,80386/80486微机字长为32位,Pentium系列微机字长为64位。

如何表示正负和大小,在计算机中采用什么计数制,是学习计算机的一个重要问题。
数据是计算机处理的对象,在计算机内部,各种信息都必须通过数字化编码后才能进行存储和处理。

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