三、TCP/IP

2020-03-08 本文已影响0人 CGN小刀

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TCP/IP模型与OSI模型

1、TCP/IP协议簇

TCP/IP协议簇

2、应用层

Telnet、SNMP、FTP、SSH、TFTP、HTTP、HTTPS、SMTP、POP、IGMP、DNS、DHCP

3、主机到主机层

传输控制协议（TCP）
- 面向连接
- 可靠传输
- 使用TCP的应用：web浏览器、电子邮件、文件传输程序
用户数据报协议（UDP）
- 高效
- 尽力传输
- 使用UDP的应用：域名系统（DNS）、视频系统、IP语音（VoIP）

4、特点

TCP：安全可靠、效率低
UDP：安全性低、效率高

TCP机制

1、TCP三次握手

TCP采用三次握手建立连接

TCP三次握手

第一次握手：Client向Server发送一个连接请求，在这过程中，标志位SYN=1，发送序号seq=x，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认；（我要开始一个连接）
第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，确认序号ack=x+1，随机产生一个发送序号seq=y，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态；（好的，可以连接）
第三次握手：Client收到确认后，检查确认序列号ACK是否为x+1，标志位ACK是否为1，若正确，则将标志位ACK置为1，确认序号ACK=y+1，并将该数据包发送给Server，Server检查确认序号ACK是否为y+1，标志位ACK是否为1，若正确则连接成功，Client和Server进入ESTSBLISHED状态。（好的，收到）
完成三次握手，客户端和服务器端开始传送数据。

2、TCP四次挥手

TCP采用四次挥手终止TCP连接

TCP四次挥手

第一次挥手：Client发送一个FIN=N，用来关闭Client到Server的数据传输，Client进入FN_WAIT_1状态；（我要终止连接）
第二次挥手：Server收到FIN后，先发送ack=N+1，告知Client请求已收到，但Server还没准备好，继续等Server的消息，这时Client进入FN_WAIT_2状态；（可以终止连接）
第三次挥手：当Server确认数据已经发送完成，则向Client发送FIN=M确认报文，告知Client数据发送完成了，准备关闭连接，Server进入LAST_ACK状态；（终止连接了）
第四次挥手：Client收到Server的断开连接FIN=M确认报文后，向Server发送ack=M+1确认断开报文，Client进入TIME_WAIT状态；Server收到Client确认断开报文后，进入CLOSED状态，断开TCP连接。（好的，收到）
完成四次挥手，客户端和服务器断终止TCP连接。终止连接端可以是客户端，也可以是服务器端。

3、端口号类型

范围：0~65535
已划分给特定协议，不能随意使用：0~1023
可以有限的去使用：1024~49511
可以随意使用：49512~65535

4、源/目的端口

源端口随机分配，目标端口使用已知端口
应用客户端使用的源端口号一般为系统中未使用且大于1023
目的端口号为服务器端应用服务的进程，如telnet23

5、TCP的特点

TCP/IP 协议栈的传输层
面向连接的协议
全双工模式运行
错误检查
数据包序列化
接收确认
数据恢复功能

IP

1、IP报头

IP报头

版本（Ver）：IP版本号。
报头长度（IHL）：报头的长度，单位为32 位字。
服务类型（Service Type）：服务类型指出应如何处理数据报。
数据包总长度（Packet Length）：包括报头和数据的总长度。
标识（Identification）：唯一的IP分组值，用于区分不同的数据报。
标志（Flag）：指出是否进行了分段。
片内偏移（Frag.Offset）：在分组太大，无法放入一个帧中时，提供了分段和重组功能。它还使得因特网上可有不同的MTU (Maximum Transmission Unit ，最大传输单元)。
生存时间（Time to Live）：生成分组时给它指定的存活时间。如果分组到达目的地之前TTL就已到期，分组将被丢弃。这可避免IP 分组因寻找目的地不断在网络中传输。0-255,ttl减少1，一般16跳足够了。
协议（Protocol）：告诉IP上层用的是TCP（6）还是UDP（7）。
报头校验和（Header Checksum）：对报头执行CRC的结果。
源IP地址（Source Address）：发送方的32位IP地址。
目标IP地址（Destination Address）：接收方的32位IP地址。
选顶（Options）：用于网络测试、调试、安全等。
填充（Padding）

2、IP编址

IP地址长32 位，这些位被划分成4 组，每组8 位。总的有2^32个地址，3 种方法描述IP 地址：

点分十进制表示，如172.16.57.186 。（常用）
二进制，如10101100.00010000.00111001.10111010。
十六进制，如AC.10.39.BA 。

IP编址

3、地址范围

A类： 8位network/24位host 取值范围：1~126 127.x.x.x本机回环地址（0xxxxxxx）
B类：16位network/16位host 取值范围：128~191 （10xxxxxx）
C类：24位network/8位host 取值范围：192~223 （110xxxxx）
D类：取值范围：224~239 (1110xxxx)
E 类：保留

4、私有地址

A类：10.0.0.0~10.255.255.255
B类：172.16.0.0~172.31.255.255
C类：192.168.0.0~192.168.255.255

5、ICMP（因特网控制消息协议）

作用：控制网络层的连通性，面向连接的协议；用于向原节点发送“错误报告”信息。
原理：发送echo request，目标收到后发送echo reply
常用命令：ping、traceroute

5.1、ping

ping是个应用程序
工作原理：
1. 发送ICMP的echo request
2. ICMP被IP封装，途径的网络设备看到的是IP包
3. 目标主机接收到echo request后发送echo reply
ping通：
1. 通信子网——去与回
2. 资源子网——发送主机与接收主机

5.2、Traceroute

目的：探测到目标主机所经过的路径
工作原理：利用IP头部的TTL字段，TTL报超时信息探测每一个设备节点；从TTL=1开始发送，每次累加TTL值，直到达到目的地

6、ARP

ARP（地址解析协议）：通过广播查询IP对应的MAC
1. 过程：目标主机在本地网络
2. 基本功能：将IPv4地址解析为MAC地址；维护映射缓存
代理ARP（Rroxy ARP）：目标IP不在广播域时，使用本接口MAC进行数据转发
RARP（逆向地址解析协议Reverse ARP）：通过MAC来获得IP——DHCP
免费ARP：
1. 端口UP时发送一个免费ARP，若地址有冲突就会回应
2. 当设备变更了硬件（网卡），也会发送免费ARP，如果其他设备有相应的ARP表，则将更新