TCPIP的知识梳理（按四层结构体系描述）
TCP/IP协议
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/⽹际协议）是指能够在多个不同⽹络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，⽽是指⼀个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。
TCP/IP传输协议是严格来说是⼀个四层的体系结构，应⽤层、传输层、⽹络层和数据链路层都包含其中。
OSI参考模型与TCP/IP四层模型对⽐
  ⼀、应⽤层协议
该层存在的协议：HTTP,DNS,FTP,Telnet,SMTP,RIP,NFS
HTTP协议：（后⾯专门⽤⼀篇⽂章详解HTTP和HTTPS）
HTTP (HyperText Transfer Protocol 超⽂本传输协议) 基于 TCP，使⽤端⼝号 80 或 8080。
每当你在浏览器⾥输⼊⼀个⽹址或点击⼀个链接时，浏览器就通过 HTTP 协议将⽹页信息从服务器提取再显⽰出来，这是现在使⽤频率最⼤的应⽤层协议。
这个原理很简单：
点击⼀个链接后，浏览器向服务器发起 TCP 连接；
连接建⽴后浏览器发送 HTTP 请求报⽂，然后服务器回复响应报⽂；
浏览器将收到的响应报⽂内容显⽰在⽹页上；
报⽂收发结束，关闭 TCP 连接。
HTTP 报⽂会被传输层封装为 TCP 报⽂段，然后再被 IP 层封装为 IP 数据报。HTTP 报⽂的结构：
可见报⽂分为 3 部分：
(1)开始⾏：⽤于区分是请求报⽂还是响应报⽂，请求报⽂中开始⾏叫做请求⾏，⽽响应报⽂中，开始⾏叫做状态⾏。在开始⾏的三个
字段之间都⽤空格分开，结尾处 CRLF 表⽰回车和换⾏。
tcpip协议pdf
(2)⾸部⾏：⽤于说明浏览器、服务器或报⽂主体的⼀些信息。
(3)实体主体：请求报⽂中通常不⽤实体主体。
请求报⽂的⽅法字段是对所请求对象进⾏的操作，⽽响应报⽂的状态码是⼀个 3 位数字，分为 5 类 33 种：
1xx 表⽰通知信息，如收到或正在处理。
2xx 表⽰成功接收。
3xx 表⽰重定向。
4xx 表⽰客户的差错，如 404 表⽰⽹页未到。
5xx表⽰服务器的差错，如常见的 502 Bad Gateway。
DNS协议:
DNS协议基于UDP，使⽤端⼝53，由数字组成的IP地址很难记忆，所以我们上⽹使⽤⽹站IP地址的别名--域名，实际使⽤中，域名与IP地址是对应的，
这种对应关系保存在DNS服务器中，在浏览器输⼊⼀个域名后，会有DNS服务器将域名解析为对应的IP地址。
DNS 服务器是个分层次的系统：
(1)根 DNS 服务器：全世界共有 13 台根域名服务器，编号 A 到 M，其中⼤部分位于美国。
(2)顶级(TLD)DNS 服务器：负责如 com 、org 、edu 等顶级域名和所有国家的顶级域名(如 cn 、uk 、jp )。
(3)权威 DNS 服务器：⼤型组织、⼤学、企业的域名解析服务。
(4)本地 DNS 服务器：通常与我们主机最近的 DNS 服务器。
⽽域名解析的过程，有迭代查询和递归查询两种⽅式：迭代查询和递归查询
主机向 DNS 服务器发出的查询叫做DNS 报⽂，⼤致结构：
DNS 缓存和 hosts ⽂件
刚才 DNS 解析查询过程的图中，共发出了 8 份 DNS 报⽂，这是⾮常消耗时间的，所以实际应⽤上使
⽤ DNS 缓存：当⼀个 DNS 服务器接收到⼀个 DNS 回答后，
会将其信息缓存⼀段时间，当再有⼀个对相同域名的查询时，便可直接回复。
通过 DNS 缓存，其实很多查询都只需要本地 DNS 服务器便可完成。
有“FQ”爱好的同学应该知道 hosts ⽂件，其实 hosts ⽂件可以看作是⼀个⼩型的 DNS 服务器。
使⽤命令打开 hosts ⽂件：
sudo gedit /etc/hosts
查看⽂件内容，可以发现⾥⾯全是类似下图中的 IP 和域名对应记录：
在实际上⽹过程中，域名解析的的优先顺序是：先在 DNS 缓存查询，若没有到记录，再查询 hosts ⽂件，若还是没到记录，再向 DNS 服务器发出 DNS 查询报⽂。
FTP协议：
FTP (File Transfer Protocol ⽂件传输协议) 基于 TCP，使⽤端⼝号 20(数据)和 21(控制)。
它的主要功能是减少或消除在不同操作系统下处理⽂件的不兼容性，以达到便捷⾼效的⽂件传输效果。
FTP 只提供⽂件传输的基本服务，它采⽤客户端—服务器的⽅式，⼀个 FTP 服务器可同时为多个客户端提供服务。
在进⾏⽂件传输时，FTP 的客户端和服务器之间会建⽴两个 TCP 连接：21 号端⼝建⽴控制连接，20 号端⼝建⽴数据连接。
FTP 的传输有两种⽅式：ASCII 传输模式和⼆进制数据传输模式。
  ⼆、传输层协议
该层的协议主要是：传输控制协议(TCP)和⽤户数据包协议(UDP)
TCP是⼀个可靠的⾯向连接的协议。
UDP是不可靠的或⾮连接的协议。
⾯向连接和⾮连接的通信⽅式的区别：
  就像打电话和寄明信⽚⼀样。打电话的双⽅在正式通话之前都会说“喂”，确定对⽅在线以后才开始通话，会话结束时都要说“再见”，然后才挂下电话。⽽寄明信⽚却没有这种机制，寄出去了但不管对⽅是否收到。
端⼝号：
  每个应⽤程序都会产⽣⾃⼰的数据流，这些数据流可以把⽬标主机上相应的服务程序看作⾃⼰的⽬的地，对于传输层来说，它只需要知道⽬标主机上的哪个服务程序来响应这应⽤程序，⽽不需要知道这个服务程序具体是⼲什么的。因此，传输层使⽤⼀个抽象的端⼝号来标识这些应⽤程序和服务程序。
端⼝号的功能及应⽤特点：
  端⼝号⽤来跟踪⽹络间同时发⽣的不同会话。TCP和UDP可以同时接收多个应⽤程序送来的数据流，⽤端⼝号来区分他们，然后送给适当的应⽤程序处理。这时多路分解技术的体现，它可以确保正确的⽤户程序收到正确的数据。因此，每个应⽤程序发送数据前都会与操作系统进⾏协商，获得响应的源端⼝号和⽬标端⼝号。
TCP协议段格式
16位的源端⼝号：标⽰该进程⾃⼰
16位⽬的端⼝号：标⽰我要向哪个进程发送数据
32位的序列号/32位确认序列号：为了满⾜全双⼯的安全机制⽽存在的，它有以下四个功能：
a.保证基本的可靠性
  b.是数据可以按序到达
  c.⽀持超时重传
  d.⾼效
4位的⾸部长度：表⽰该TCP头部有多少个32位bit，即就是有多少个4字节，TCP头部最⼤长度15*4=60；
6位的保留位：以备不时之需
6位的标志位：这个就需要详细来说说，因为这个是TCP协议段中最不好记忆的地⽅
URG：紧急指针标志位，紧急指针是否有效
ACK：确认号标志位，确认号是否有效，⼀般只有第⼀个报⽂才会⽆效，在正常通信期间，其必须有效。
PSH：推送标志位，催促接收端把接收缓冲区的数据赶紧处理了
RST：重置标志位，请求重新建⽴连接
SYN：同步标志位，请求建⽴连接
FIN：结束标志位，通知对⽅，我要断开连接了
16位的窗⼝⼤⼩：标⽰我还能接收多少数据，⾥⾯填写的也就是我的接收缓冲区的⼤⼩
16位的检验和：由发送端填充，CRC校验，若接收端校验不通过就说明数据有问题，此处校验和包括TCP整体（TCP⾸部和数据）
16位的紧急指针：标⽰那部分的数据是紧急数据，需要优先处理
40位的选项：这个就有点多了，在这⾥就不做阐述。
UDP协议段格式
16位UDP长度，表⽰整个数据报（UDP⾸部+UDP数据）的最⼤长度
即：⼀个UDP能传输的数据最⼤长度是64K
如果我们要传输的数据⼤于64K，那么我们需要在应⽤层⼿动分包，多次发送，并在接收端⼿动拼装
UDP没有发送缓冲区，应⽤层发送数据，由内核传给⽹络层协议进⾏后续额传输动作。
UDP有接受缓存区，但是接受缓存区不能保证和发送的的数据顺序⼀致，如果接受区缓存满了，再到达的UDP数据被丢弃
不可靠
⽆连接
⾯向数据报
TCP的三次握⼿和四次挥⼿，简单描述，具体见另⼀篇⽂章详细讲。
  三、⽹络层协议
⽹络层的功能：负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三⽅⾯：
  ⼀、处理来⾃传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装⼊IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的⽹络接⼝。
  ⼆、处理输⼊数据报：⾸先检查其合法性，然后进⾏寻径——假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。
  三、处理路径、流控、拥塞等问题。
⽹络层包括：IP（Internet protocol）协议、ICMP（Internet Control Message Protocol）控制报⽂协议、ARP（Address resolution protocol）地址转换协议、RARP（Reverse arp）反向地址转换协议。
IP是⽹络层的核⼼，通过路由选择将下⼀跳IP封装后交给接⼝层。IP数据报是⽆连接服务。
ICMP是⽹络层的补充，可以回送报⽂。⽤来检测⽹络是否通畅。Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echo relay进⾏⽹络测试。ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻对应主机的MAC地址。
RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。⽐如⽆盘⼯作站和DHCP服务。
ARP协议为IP协议提供服务，IP协议为ICMP协议提供服务，ICMP协议为IGMP协议提供服务。
ARP协议：将IP地址通过⼴播，⽬标Mac地址是FF-FF-FF…解析⽬标IP地址的Mac地址。（局域⽹中）通过arp -a可以查看Mac地址。
⽹络执法官软件通过动态更改主机Mac地址，实现arp欺骗，使两台主机不能通讯
arp -s ip地址 Mac地址静态绑定Mac地址，可以阻⽌arp欺骗，点本地连接，⽀
持，修复，可以清除静态Mac地址。
  四、物理链路层协议

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