网络协议学习笔记

2021-07-02 本文已影响0人经天纬地

一、基本概念

1.1 什么是网络协议？

互联网上端对端实现互联过程中，必须有各种各样的协议规定传输的方式，其中最常见的协议就是 HTTP

1.2 Java跨平台原理

利用各个平台安装的JVM（Java虚拟机），运行Java程序，一次编译，多端运行

Java跨平台原理.png

1.3 C/C++ 跨平台原理

使用平台自己的编译器生成对应平台的可执行文件

C/C++ 跨平台原理.png

1.4 网络互连模型

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1.5 请求过程

每一层对数据进行包装后，传给下一层，下一层再进行包装，依次类推
每一次向上回传时，解除自己对应层的包装后，传给上一层，以此类推

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1.6 每个层对应的协议和应用

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1.7 计算机互连方式

网线直连
同轴电缆
- 半双工通信
- 容易冲突
- 不安全
- 中间断了，整个瘫痪
  
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集线器（Hub）
- 跟同轴电缆一样
  
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网桥
- 能够通过自学习得知每个接口那侧的地址，从而起到隔绝冲突域的作用
  育
  
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交换机
- 相当于更多接口的网桥
- 全双工通信
- 比集线器安全
路由器
- 多个不同网段之间转发数据。（网线直连，同轴电缆、集线器、网桥、交换机只能在同一网段，连接设备处于同一广播域）
- 隔绝广播域（ARP广播）

二、MAC地址和IP地址

2.0 网络连接流程：由对方IP地址解析成MAC物理网卡地址再进行连接通信

2.1 ARP

通过IP地址发出ARP广播，获取设备的MAC地址

2.2 RAPP、DHCP

逆地址解析，由MAC地址解析出IP地址

2.2 ICMP

互联网控制消息协议
用于返回错误信息

2.3 IP地址的组成

网络ID + 主机ID （由子网掩码计算出来）

2.4 IP地址的分类

A类：1 ~ 126
B类：127 ~ 191
C类：192 ~223
D类：224 ~ 239

2.5 子网掩码的CIDR表示法

192.168.1.100/24，代表子网掩码有24个1，也就是255.255.255.0
123.210.100.200/16，代表子网掩码有16个1，也就是255.255.0.0
计算工具:https://www.sojson.com/convert/subnetmask.html

2.6 为什么要进行子网划分

让更多同类IP划分到同一网段，节省IP地址资源

三、路由

3.0 作用：跨网段通信

3.1 公网IP、私网IP

公网IP由ISP（通信运营商向Inter NIC（因特网信息中心）申请）
私网IP主要用于局域网
Internet上的路由器只有达到公网的路由表，没有达到私网的路由表
公网就是我们日常上网用到的IP，私网就是公司内部服务器的私有IP

3.2 NAT

私网IP访问公网IP需要进行NAT转换
可以节约公网IP资源
会隐藏内部正式IP
静态转换
动态转换
PAT，多对一转换，采用端口多路复用，是目前使用最广泛的方式

四、物理层

4.0 主要定义了接口标准、线缆标准、传输速率、传输方式

4.1 数字信号、模拟信号

主要是物理设备，比如光猫，把模拟信号转化为数字信号，这部分没什么好说的

五、数据链路层

5.0 从1个节点到相邻节点的一段物理路线（有线或无线），中间没有其他交换交点

六、网络层

6.0 决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成分组。网络表头包含了网络资料。例如:互联网协议（IP）等。

七、传输层

7.0 主要有两个协议

TCP
UDP

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详情请看:

八、应用层

8.1 应用场景

超文本传输:HTTP、HTTPS
文件传输:FTP
电子邮件:SMTP、POP3、IMAP
动态主机配置:DHCP
域名系统:DNS

8.0 DNS

将域名转化为IP地址
基于UDP或TCP协议，占用53端口

8.1 DHCP

动态主机配置协议
基于UDP协议，客户端口为68端口
DHCP服务器会从IP地址池中，挑选一个IP地址“出租“给客户端一段时间，时间到期就回收它们
平时家里上网的路由器就可以充当DHCP服务器

九、HTTP

9.0 超文本传输协议

是互联网中应用最广泛的应用层协议之一
设计HTTP最初的目的是:提供一种发布和接收HTML页面的方法，由URI来标识具体的资源
后面用HTTP来传递的数据格式不仅仅是HTML，应用非常广泛
HTML( Hyper Text Markup Language):超文本标记语言
用以编写网页

9.1 历代版本

1991年 HTTP/0.9：只是Get请求
1996年 HTTP/1.0 ：
- 支持POST、HEAD等请求方法，支持请求头、响应头等，支持更多种数据类型(不再局限于文本数据)
- 浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接，请求处理完成后立即断开TCP连接
1997年，HTTP/1.1(最经典、使用最广泛的版本)
- 支持PUT、DELETE等请求方法
- 采用持久连接(Connection: keep-alive)，多个请求可以共用同一个TCP连接
2015年，HTTP/2.0
2018年，HTTP/3.0

9.2 报文

9.3 请求方式

9.4 状态码

9.5 代理

正向代理：代理的对象是客户端
- 作用：隐藏客户端身份、绕过防火墙、Internet访问控制、数据过滤
反向代理：代理的对象是服务器
- 作用：隐藏服务器身份、安全防护、负债均衡

9.6 抓包工具的原理

Fiddler、Charles等抓包工具的原理:在客户端启动了正向代理服务
Wireshark的原理是:通过底层驱动，拦截网卡上流过的数据

9.7 CDN 内容分发网络

利用最靠近每位用户的服务器
更快更可靠地将音乐、图片、视频等资源文件（一般是静态文件）放到CDN服务器，再由CDN服务器传递给用户

十、网络安全

10.1 网络层---ARP欺骗

可让攻击者获取局域网上的数据包甚至可篡改数据包
可让网络上特定电脑之间无法正常通信(例如网络执法官这样的软件)
让送至特定IP地址的流量被错误送到攻击者所取代的地方

10.2 ARP欺骗---防护

静态ARP
DHCP Snooping
网络设备可借由DHCP保留网络上各电脑的MAC地址，在伪造的ARP数据包发出时即可侦测到
利用一些软件监听ARP的不正常变动

10.3 Dos、DDos攻击

DoS攻击(拒绝服务攻击，Denial-of-Service attack)
使目标电脑的网络或系统资源耗尽，使服务暂时中断或停止，导致其正常用户无法访问
DDoS攻击(分布式拒绝服务攻击，Distributed Denial-of-Service attack)
黑客使用网络上两个或以上被攻陷的电脑作为“僵尸”向特定的目标发动DoS攻击 -
2018年3月，GitHub遭到迄今为止规模最大的DDoS攻击
DoS攻击可以分为2大类
1. 带宽消耗型:UDP洪水攻击、ICMP洪水攻击
2. 资源消耗型:SYN洪水攻击、LAND攻击

10.4 Dos、DDos防御

防御方式通常为:入侵检测、流量过滤、和多重验证
- 堵塞网络带宽的流量将被过滤，而正常的流量可正常通过
防火墙
- 防火墙可以设置规则，例如允许或拒绝特定通讯协议，端口或IP地址
- 当攻击从少数不正常的IP地址发出时，可以简单的使用拒绝规则阻止一切从攻击源IP发出的通信
- 复杂攻击难以用简单规则来阻止，例如80端口遭受攻击时不可能拒绝端口所有的通信，因为同时会阻止合法流量
- 防火墙可能处于网络架构中过后的位置，路由器可能在恶意流量达到防火墙前即被攻击影响
交换机:大多数交换机有一定的速度限制和访问控制能力
路由器:和交换机类似，路由器也有一定的速度限制和访问控制能力
黑洞引导
- 将所有受攻击计算机的通信全部发送至一个“黑洞”(空接口或不存在的计算机地址)或者有足够能力处理洪流的网络设备商，以避免网络受到较大影响
流量清洗
- 当流量被送到DDoS防护清洗中心时，通过采用抗DDoS软件处理，将正常流量和恶意流量区分开
- 正常的流量则回注回客户网站

10.5 应用层 --- DNS挟持

DNS劫持，又称为域名劫持
攻击者篡改了某个域名的解析结果，使得指向该域名的IP变成了另一个IP
导致对相应网址的访问被劫持到另一个不可达的或者假冒的网址
从而实现非法窃取用户信息或者破坏正常网络服务的目的
为防止DNS劫持，可以考虑使用更靠谱的DNS服务器，比如:114.114.114.114
谷歌:8.8.8.8、8.8.4.4
微软:4.2.2.1、4.2.2.2
百度:180.76.76.76
阿里:223.5.5.5、223.6.6.6
HTTP劫持:对HTTP数据包进行拦截处理，比如插入JS代码
比如你访问某些网站时，在右下角多了个莫名其妙的弹窗广告

10.5 HTTP协议的安全问题

◼ HTTP协议默认是采取明文传输的，因此会有很大的安全隐患 常见的提高安全性的方法是:对通信内容进行加密后，再进行传输
◼ 常见的加密方式有
不可逆
✓ 单向散列函数:MD5、SHA等 可逆
✓ 对称加密:DES、3DES、AES等 ✓ 非对称加密:RSA等
其它
✓ 混合密码系统
✓ 数字签名
✓证书

TODO：待续

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