TCP/IP协议集详解

ip协议

一、应用层

1、Telnet：常用于服务器远程控制，它使用虚拟终端机的形式，提供以字符串命令为主的双向交互功能。由于传统的Telnet会话数据没有加密，目前很多服务器都改用了更安全的SSH

注：SSH （Secure Shell）是一种加密的网络传输协议，通过创建安全隧道来实现客户端与服务器间的连接，常用于远程登录系统

2、FTP（文件传输协议 File Transfer Protocol）：是一个8位的客户端-服务器协议，FTP的缺点是有极高的延时。

FTP服务一般运行在20与21端口，20用于传输数据流，21用于传输控制流。

//运行FTP服务的许多站点都开放匿名服务，在这种设置下，用户不需要帐号就可以登录服务器，默认情况下，匿名用户的用户名是：“anonymous”。这个帐号不需要密码，虽然通常要求输入用户的邮件地址作为认证密码，但这只是一些细节或者此邮件地址根本不被确定，而是依赖于FTP服务器的配置情况。（例如携程的注册邮箱名）

3、SMTP（简单邮件传输协议 Simple Mail Transfer Protocol）：指定一个消息的接收者（被确认存在），传输消息文本。使用的TCP端口为25。

SMTP是一个“推”协议，不支持从远程服务器“拉”数据，要做到这点，必须使用POP3或者IMAP（如用outlook管理自己的邮箱时，就需要打开邮箱的IMAP功能）。

4、HTTP（超文本传输协议 HyperText Transfer Protocol）

//URL：统一资源标识符，用于标识通过HTTP、HTTPS协议请求的资源

//当前的HTTP实现标准版本为：HTTP/2 （于2015年批准）

客户端（用户代理程序）的请求通常被发送到服务器（源服务器）80端口上，HTTP可以在任何互联网上实现，它假定下层协议提供数据传输，因此在TCP/ip协议中，使用TCP作为传输层。

//收到HTTP请求后，服务器会返回一个状态，通常 200 代表“OK”

（1）HTTP的请求方法

（至少实现GET与HEAD（这两者都属于安全方法，因为它们只用于获取资源信息，而不做其他请求意义），其他方法为可选）

//“幂等”的请求：在不考虑诸如错误或者过期等问题的情况下，若干次请求的副作用与单次请求相同或者没有副作用

（2）HTTP/1.0 与 HTTP/1.1的区别

HTTP/1.0在代理服务中仍被广泛使用

HTTP/1.1后引入持续连接机制，此前TCP连接在每次请求/回应后关闭，多次运行TCP交握程序会延长等待时间

HTTP/1.1支持在应答前持续发送请求（通常为2个），称为“流线化”

HTTP/1.1相较与HTTP/1.0的区别在于——

（3）状态码

//405 ——资源不支持请求方法

//501 ——服务器不支持请求方法

//请求行和标题必须以<CR><LF>作为结尾。空行内必须只有<CR><LF>而无其他空格。在HTTP/1.1协议中，所有的请求头，除Host外，都是可选的。

5、DNS（域名系统 Domain Name System）

实际上是一个提供 域名与IP地址 的相互映射的数据库。通常使用TCP与UDP的端口53，域名的总长度不能超过253字符，每一级域名长度不能超过63字符。

DNS查询的两种方法：

（1）递归：DNS客户端常用一般是递归服务器

（2）迭代：DNS服务器间通常采用迭代查询方式

//图片来源于https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%9F%E5%90%8D%E7%B3%BB%E7%BB%9F

二、传输层

1、TCP（传输控制协议 Transmission Control Protocol）

TCP协议是一种基于字节流的传输层通信协议

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（MTU）的限制）。之后TCP把结果包传给IP层（IP层提供不可靠的包交换）。

TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。

接收端实体会对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。

（1）TCP创建连接（三次握手）

客户端通发送一个SYN并且把这段连接的序号设定为随机数A→

服务器端为合理的SYN返回一个SYN/ACK包，ACK的确认码为 A+1，同时这个包本身又带有一个随机产生的xu序号B→

客户端收到包后再次发送一个ACK，服务器收到这个ACK后，连接就建立了

此时，包序号为A+1，响应号为B+1

在linux中，若没有收到最后的ACK，服务器会重复发送SYN/ACK包（默认发送五次），若总共经过63s后无回应，就会断开连接。

（2）可靠传输：发送与接收时包都有序列号，通过接收方返回的ACK包可以确认对方已经接收的数据字节位置，发送方通过检测丢失的传输数据并且重新传输他们，确保了数据传输的可靠性。

（3）超时重传

（4）校验和（16位）

TCP校验和也包括了96位的伪头部，其中有源地址、目的地址、协议以及TCP的长度

（5）TCP的现代实现包含四种相互影响的拥塞控制算法: 慢开始, 拥塞避免, 快重传, 快恢复

（6）选择确认（SACK）：允许接收方确认它成功收到的分组不连续块

（7）连接终止（四次握手）

（8）状态编码

2、UDP（用户数据报协议 User Datagram Protocol）

UDP是不可靠的数据报协议，因为UDP不需要应答，所以它的来源端口可选。由于缺乏可靠性且属于非连接导向协议，UDP应用一般必须允许一定量的丢包、出错和复制粘贴。

流媒体是典型的UDP应用。

三、网络层

1、IP（网络协议Internet Protocol）

//注：IP可以指IP网络协议，也可以指IP地址，这两者是不等的

IP用于分组交换数据，IP的第一个架构是IPv4，它仍然是最主要的互联网协议，尽管目前世界各地正在积极部署IPv6。

（1）IP封装

数据在IP协议中传送中，被封装为数据报文（数据包=头（控制信息）+负载（信息数据）），IP协议是一种“尽最大努力交付”的数据包传输机制。

将IP地址解析为相应的数据链路地址的方法：IPv4（地址解析协议ARP）、IPv6（邻居发现协议NDP）

（2）可靠性

互联网协议提供的唯一帮助是，IPv4规定通过在路由节点计算校验和来确保IP数据报头是正确的。这个带来的副作用是当场丢弃报头错误的数据报文。在这种情况下不需要发送通知给任一个终端节点，但是互联网控制消息协议（ICMP）中存在一个机制来做到这一点。

但是，IPv6为了快速传输已经放弃了计算校验和的使用。

对这些可靠性问题的更正是一个上层协议的责任。（TCP）

（3）版本

IPv4 有32位地址

IPv6 有128位地址

2、ICMP（互联网控制消息协议）

常用于TCP/IP网络中发送控制消息，ICMP是IP的主要部分，ICMP属于不可靠协议。

3、ARP（地址解析协议，IPv4采用）（Address Resolution）

ARP 通过 解析网路层地址 来寻找 数据链路层地址 ，即通过网络地址(例：IPv4)来定位MAC地址。

在以太网中使用IP协议时，因为在以太网与上层IP协议中，只含有IP地址信息，所以需要ARP协议根据主机的IP地址找到其MAC地址，这就是地址解析。

（1）查看ARP缓存表

windows：在cmd中输入 arp -a

Linux：在shell中输入 arp

/****************************************以太网**********************************************/

以太网是目前应用最普遍的计算机局域网技术。

它实现了网络上无线电系统多节点发送信息，每个节点必须获取以太才能传送信息。

在以太网中规定，在局域网中，一台主机如果想跟另一台主机通信，必须知道目标主机的MAC地址。

/*******************************************************************************************/

4、RARP（逆地址解析协议）

用于将MAC地址转换为IP地址

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