TCP/IP協(xié)議詳解內(nèi)容總結(jié)

時間：2018-08-14 20:09:44

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[導(dǎo)讀]TCP/IP協(xié)議(本文源自外部鏈接)TCP/IP不是一個協(xié)議，而是一個協(xié)議族的統(tǒng)稱。里面包括IP協(xié)議、IMCP協(xié)議、TCP協(xié)議。這里有幾個需要注意的知識點：互聯(lián)網(wǎng)地址：也就是IP地址，一

TCP/IP協(xié)議(本文源自外部鏈接)

TCP/IP不是一個協(xié)議，而是一個協(xié)議族的統(tǒng)稱。里面包括IP協(xié)議、IMCP協(xié)議、TCP協(xié)議。

這里有幾個需要注意的知識點：

互聯(lián)網(wǎng)地址：也就是IP地址，一般為網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號+主機號

域名系統(tǒng)：通俗的來說，就是一個數(shù)據(jù)庫，可以將主機名轉(zhuǎn)換成IP地址

RFC：TCP/IP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)文檔

端口號：一個邏輯號碼，IP包所帶有的標(biāo)記

Socket：應(yīng)用編程接口

數(shù)據(jù)鏈路層的工作特性：

為IP模塊發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報

為ARP模塊發(fā)送ARP請求和接收ARP應(yīng)答(ARP：地址解析協(xié)議，將IP地址轉(zhuǎn)換成MAC地址)

為RARP發(fā)送RARP請求和接收RARP應(yīng)答

接下來我們了解一下TCP/IP的工作流程：

數(shù)據(jù)鏈路層從ARP得到數(shù)據(jù)的傳遞信息，再從IP得到具體的數(shù)據(jù)信息

IP協(xié)議

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IP協(xié)議頭當(dāng)中，最重要的就是TTL(IP允許通過的最大網(wǎng)段數(shù)量)字段(八位)，規(guī)定該數(shù)據(jù)包能穿過幾個路由之后才會被拋棄。

IP路由選擇

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ARP協(xié)議工作原理

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ICMP協(xié)議(網(wǎng)絡(luò)控制文協(xié)議)

將IP數(shù)據(jù)包不能傳送的錯誤信息傳送給主機

查詢報文

ping查詢：主機是否可達(dá)，通過計算間隔時間和傳送多少個包的數(shù)量

子網(wǎng)掩碼

時間戳：獲得當(dāng)前時間

差錯報文

不產(chǎn)生的情況：

ICMP差錯報文不產(chǎn)生差錯報文

源地址為零地址、環(huán)目地址、廣播地址、多播地址

IP路由器選擇協(xié)議

靜態(tài)路由選擇

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靜態(tài)路由選擇

配置接口以默認(rèn)方式生成路由表項，或者使用route add手動添加表項

ICMP報文(ICMP重定向報文)更新表項

動態(tài)路由選擇(只使用在路由之間)

RIP(路由信息協(xié)議)

分布式的基于距離向量(路由器到每一個目的網(wǎng)絡(luò)的距離記錄)的路由選擇協(xié)議

router承擔(dān)的工作：

給每一個已知路由器發(fā)送RIP請求報文，要求給出完整的路由表

如果接受請求，就將自己的路由表交給請求者;如果沒有，就處理IP請求表項(自己部分+跳數(shù)/沒有的部分+16)

接受回應(yīng)，更新路由表

定期更新路由表(一般為30s，只能說太頻繁~)

OSPF(開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議)

分布式鏈路狀態(tài)(和這兩個路由器都有接口的網(wǎng)絡(luò))協(xié)議

當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，采用可靠的洪泛法，向所有的路由器發(fā)送信息(相鄰的所有路由器的鏈路狀態(tài))

最終會建立一個全網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

TCP/IP的三次握手，四次分手

首先我們先來了解TCP報文段

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重要的標(biāo)志我在圖中也有標(biāo)記，重點了解標(biāo)志位

ACK：確認(rèn)序號有效

RST：重置連接

SYN：發(fā)起了一個新連接

FIN：釋放一個連接

三次握手的過程(客戶端我們用A表示，服務(wù)器端用B表示)

前提：A主動打開，B被動打開

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在建立連接之前，B先創(chuàng)建TCB(傳輸控制塊)，準(zhǔn)備接受客戶進程的連接請求，處于LISTEN(監(jiān)聽)狀態(tài)

A首先創(chuàng)建TCB，然后向B發(fā)出連接請求，SYN置1，同時選擇初始序號seq=x，進入SYN-SEND(同步已發(fā)送)狀態(tài)

B收到連接請求后向A發(fā)送確認(rèn)，SYN置1，ACK置1，同時產(chǎn)生一個確認(rèn)序號ack=x+1。同時隨機選擇初始序號seq=y，進入SYN-RCVD(同步收到)狀態(tài)

A收到確認(rèn)連接請求后，ACK置1，確認(rèn)號ack=y+1，seq=x+1，進入到ESTABLISHED(已建立連接)狀態(tài)。向B發(fā)出確認(rèn)連接，最后B也進入到ESTABLISHED(已建立連接)狀態(tài)。

簡單來說，就是

建立連接時，客戶端發(fā)送SYN包(SYN=i)到服務(wù)器，并進入到SYN-SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)

服務(wù)器收到SYN包，必須確認(rèn)客戶的SYN(ack=i+1),同時自己也發(fā)送一個SYN包(SYN=k),即SYN+ACK包，此時服務(wù)器進入SYN-RECV狀態(tài)

客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)報ACK(ack=k+1),此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手

在此穿插一個知識點就是SYN攻擊，那么什么是SYN攻擊?發(fā)生的條件是什么?怎么避免?

在三次握手過程中，Server發(fā)送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP連接稱為半連接(half-open connect)，此時Server處于SYN_RCVD狀態(tài)，當(dāng)收到ACK后，Server轉(zhuǎn)入ESTABLISHED狀態(tài)。SYN攻擊就是 Client在短時間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址，并向Server不斷地發(fā)送SYN包，Server回復(fù)確認(rèn)包，并等待Client的確認(rèn)，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不斷重發(fā)直至超時，這些偽造的SYN包將產(chǎn)時間占用未連接隊列，導(dǎo)致正常的SYN請求因為隊列滿而被丟棄，從而引起網(wǎng) 絡(luò)堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓。SYN攻擊時一種典型的DDOS攻擊，檢測SYN攻擊的方式非常簡單，即當(dāng)Server上有大量半連接狀態(tài)且源IP地址是隨機的，則可以斷定遭到SYN攻擊了，使用如下命令可以讓之現(xiàn)行：

#netstat -nap | grep SYN_RECV

四次分手的過程(客戶端我們用A表示，服務(wù)器端用B表示)

由于TCP連接時是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關(guān)閉。這一原則是當(dāng)一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，發(fā)送一個FIN來終止這一方向的鏈接。收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動，既不會在收到數(shù)據(jù)，但是在這個TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，知道這一方向也發(fā)送了FIN，首先進行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動關(guān)閉，而另一方則執(zhí)行被動關(guān)閉。

前提：A主動關(guān)閉，B被動關(guān)閉

TCP/IP協(xié)議詳解內(nèi)容總結(jié)(怒噴一口老血)

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有人可能會問，為什么連接的時候是三次握手，而斷開連接的時候需要四次揮手?

這是因為服務(wù)端在LISTEN狀態(tài)下，收到建立連接請求的SYN報文后，把ACK和SYN放在一個報文里發(fā)送給客戶端。而關(guān)閉連接時，當(dāng)收到對方的FIN 報文時，僅僅表示對方不再發(fā)送數(shù)據(jù)了但是還能接收數(shù)據(jù)，己方也未必全部數(shù)據(jù)都發(fā)送給對方了，所以己方可以立即close，也可以發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方后，再發(fā)送FIN報文給對方來表示同意現(xiàn)在關(guān)閉連接，因此，己方ACK和FIN一般都會分開發(fā)送。

A發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉A到B的數(shù)據(jù)傳送，A進入FIN_WAIT_1狀態(tài)。

B收到FIN后，發(fā)送一個ACK給A，確認(rèn)序號為收到序號+1(與SYN相同，一個FIN占用一個序號)，B進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。

B發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉B到A的數(shù)據(jù)傳送，B進入LAST_ACK狀態(tài)。

A收到FIN后，A進入TIME_WAIT狀態(tài)，接著發(fā)送一個ACK給B，確認(rèn)序號為收到序號+1，B進入CLOSED狀態(tài)，完成四次揮手。

簡單來說就是

客戶端A發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉客戶A到服務(wù)器B的數(shù)據(jù)傳送(報文段4)。

服務(wù)器B收到這個FIN，它發(fā)回一個ACK，確認(rèn)序號為收到的序號加1(報文段5)。和SYN一樣，一個FIN將占用一個序號。

服務(wù)器B關(guān)閉與客戶端A的連接，發(fā)送一個FIN給客戶端A(報文段6)。

客戶端A發(fā)回ACK報文確認(rèn)，并將確認(rèn)序號設(shè)置為收到序號加1(報文段7)。

A在進入到TIME-WAIT狀態(tài)后，并不會馬上釋放TCP，必須經(jīng)過時間等待計時器設(shè)置的時間2MSL(最長報文段壽命)，A才進入到CLOSED狀態(tài)。為什么?

為了保證A發(fā)送的最后一個ACK報文段能夠到達(dá)B

防止“已失效的連接請求報文段”出現(xiàn)在本連接中