36張圖,一次性補(bǔ)全網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

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轉(zhuǎn)自：網(wǎng)絡(luò)工程師筆記

OSI和TCP/IP是很基礎(chǔ)但又非常重要的知識(shí)，很多知識(shí)點(diǎn)都是以它們?yōu)榛A(chǔ)去串聯(lián)的，作為底層，掌握得越透徹，理解上層時(shí)會(huì)越順暢。今天這篇網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)科普，就是根據(jù)OSI層級(jí)去逐一展開的。

0 1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

01 ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

按照網(wǎng)絡(luò)的作用范圍：廣域網(wǎng)（WAN）、城域網(wǎng)（MAN）、局域網(wǎng)（LAN）；
按照網(wǎng)絡(luò)使用者：公用網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)。

02 ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)

TCP/IP四層模型與OSI體系結(jié)構(gòu)對比：

03 ?層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

• 各層之間是相互獨(dú)立的；
• 每一層需要有足夠的靈活性；
• 各層之間完全解耦。

04 ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

速率：bps=bit/s； 時(shí)延：發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延、處理時(shí)延； 往返時(shí)間RTT：數(shù)據(jù)報(bào)文在端到端通信中的來回一次的時(shí)間。

0 2 物理層
物理層的作用： 連接不同的物理設(shè)備，傳輸比特流。該層為上層協(xié)議提供了一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的可靠的物理媒體。簡單的說，物理層確保原始的數(shù)據(jù)可在各種物理媒體上傳輸。
物理層設(shè)備：

• 中繼器【Repeater，也叫放大器】：同一局域網(wǎng)的再生信號(hào)；兩端口的網(wǎng)段必須同一協(xié)議；5-4-3規(guī)程：10BASE-5以太網(wǎng)中，最多串聯(lián)4個(gè)中繼器，5段中只能有3個(gè)連接主機(jī)；
• 集線器：同一局域網(wǎng)的再生、放大信號(hào)（多端口的中繼器）；半雙工，不能隔離沖突域也不能隔離廣播域。

信道的基本概念：信道是往一個(gè)方向傳輸信息的媒體，一條通信電路包含一個(gè)發(fā)送信道和一個(gè)接受信道。

• 單工通信信道：只能一個(gè)方向通信，沒有反方向反饋的信道；
• 半雙工通信信道：雙方都可以發(fā)送和接受信息，但不能同時(shí)發(fā)送也不能同時(shí)接收；
• 全雙工通信信道：雙方都可以同時(shí)發(fā)送和接收。

0 3

數(shù)據(jù)鏈路層

01 ?數(shù)據(jù)鏈路層概述

數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，其最基本的服務(wù)是將源自網(wǎng)絡(luò)層來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點(diǎn)的目標(biāo)機(jī)網(wǎng)絡(luò)層。 數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。
該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、重發(fā)等。
有關(guān)數(shù)據(jù)鏈路層的重要知識(shí)點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸；
• 基本數(shù)據(jù)單位為幀；
• 主要的協(xié)議：以太網(wǎng)協(xié)議；
• 兩個(gè)重要設(shè)備名稱：網(wǎng)橋和交換機(jī)。

封裝成幀：“幀”是數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)的基本單位：

透明傳輸：“透明”是指即使控制字符在幀數(shù)據(jù)中，但是要當(dāng)做不存在去處理。即在控制字符前加上轉(zhuǎn)義字符ESC。

02 ?數(shù)據(jù)鏈路層的差錯(cuò)監(jiān)測

差錯(cuò)檢測：奇偶校驗(yàn)碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC

• 奇偶校驗(yàn)碼–局限性：當(dāng)出錯(cuò)兩位時(shí)，檢測不到錯(cuò)誤。
• 循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼：根據(jù)傳輸或保存的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生固定位數(shù)校驗(yàn)碼。

03 ?最大傳輸單元MTU

最大傳輸單元MTU(Maximum Transmission Unit)，數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀不是無限大的，數(shù)據(jù)幀長度受MTU限制。
路徑MTU：由鏈路中MTU的最小值決定。

04 ?以太網(wǎng)協(xié)議詳解

MAC地址：每一個(gè)設(shè)備都擁有唯一的MAC地址，共48位，使用十六進(jìn)制表示。
以太網(wǎng)協(xié)議：是一種使用廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，是一種應(yīng)用于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議，使用以太網(wǎng)可以完成相鄰設(shè)備的數(shù)據(jù)幀傳輸：

局域網(wǎng)分類：

Ethernet以太網(wǎng)IEEE802.3

• 以太網(wǎng)第一個(gè)廣泛部署的高速局域網(wǎng)；
• 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率快；
• 以太網(wǎng)硬件價(jià)格便宜，網(wǎng)絡(luò)造價(jià)成本低。

以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)

• 類型：標(biāo)識(shí)上層協(xié)議（2字節(jié)）；
• 目的地址和源地址：MAC地址（每個(gè)6字節(jié)）；
• 數(shù)據(jù)：封裝的上層協(xié)議的分組（46~1500字節(jié)）；
• CRC：循環(huán)冗余碼（4字節(jié)）；
• 以太網(wǎng)最短幀：以太網(wǎng)幀最短64字節(jié)；以太網(wǎng)幀除了數(shù)據(jù)部分18字節(jié)；數(shù)據(jù)最短46字節(jié)。
  

MAC地址（物理地址、局域網(wǎng)地址）

• MAC地址長度為6字節(jié)，48位；
• MAC地址具有唯一性，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器對應(yīng)一個(gè)MAC地址；
• 通常采用十六進(jìn)制表示法，每個(gè)字節(jié)表示一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，用 - 或 : 連接起來；
• MAC廣播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。

04

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的目的是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。數(shù)據(jù)交換技術(shù)是報(bào)文交換（基本上被分組所替代）：采用儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)方式，數(shù)據(jù)交換單位是報(bào)文。
網(wǎng)絡(luò)層中涉及眾多的協(xié)議，其中包括最重要的協(xié)議，也是TCP/IP的核心協(xié)議——IP協(xié)議。IP協(xié)議非常簡單，僅僅提供不可靠、無連接的傳送服務(wù)。IP協(xié)議的主要功能有：無連接數(shù)據(jù)報(bào)傳輸、數(shù)據(jù)報(bào)路由選擇和差錯(cuò)控制。
與IP協(xié)議配套使用實(shí)現(xiàn)其功能的還有地址解析協(xié)議ARP、逆地址解析協(xié)議RARP、因特網(wǎng)報(bào)文協(xié)議ICMP、因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP。
具體的協(xié)議我們會(huì)在接下來的部分進(jìn)行總結(jié)，有關(guān)網(wǎng)絡(luò)層的重點(diǎn)為：
1、網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)對子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇。此外，網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能；
2、基本數(shù)據(jù)單位為IP數(shù)據(jù)報(bào)；
3、包含的主要協(xié)議：

• IP協(xié)議（Internet Protocol，因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議）;
• ICMP協(xié)議（Internet Control Message Protocol，因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議）;
• ARP協(xié)議（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）;
• RARP協(xié)議（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析協(xié)議）。

4、重要的設(shè)備：路由器。
路由器相關(guān)協(xié)議：

01 ?IP協(xié)議詳解

IP網(wǎng)際協(xié)議是 Internet 網(wǎng)絡(luò)層最核心的協(xié)議。
虛擬互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生：實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)綜復(fù)雜；物理設(shè)備通過使用IP協(xié)議，屏蔽了物理網(wǎng)絡(luò)之間的差異；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)使用IP協(xié)議連接時(shí)，無需關(guān)注網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，于是形成了虛擬網(wǎng)絡(luò)。 IP協(xié)議使得復(fù)雜的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐粋€(gè)虛擬互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)；并且解決了在虛擬網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)報(bào)傳輸路徑的問題。
其中，版本指IP協(xié)議的版本，占4位，如IPv4和IPv6；
首部位長度表示IP首部長度，占4位，最大數(shù)值位15；
總長度表示IP數(shù)據(jù)報(bào)總長度，占16位，最大數(shù)值位65535；
TTL表示IP數(shù)據(jù)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的壽命，占8位；
協(xié)議表明IP數(shù)據(jù)所攜帶的具體數(shù)據(jù)是什么協(xié)議的，如TCP、UDP。

02 ? IP協(xié)議的轉(zhuǎn)發(fā)流程

03 ?IP地址的子網(wǎng)劃分

A類（8網(wǎng)絡(luò)號(hào)+24主機(jī)號(hào)）、B類（16網(wǎng)絡(luò)號(hào)+16主機(jī)號(hào)）、C類（24網(wǎng)絡(luò)號(hào)+8主機(jī)號(hào)）可以用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)或路由器，D類地址作為組廣播地址，E類是地址保留。

04 ?網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT技術(shù)

用于多個(gè)主機(jī)通過一個(gè)公有IP訪問訪問互聯(lián)網(wǎng)的私有網(wǎng)絡(luò)中，減緩了IP地址的消耗，但是增加了網(wǎng)絡(luò)通信的復(fù)雜度。
NAT 工作原理： 從內(nèi)網(wǎng)出去的IP數(shù)據(jù)報(bào)，將其IP地址替換為NAT服務(wù)器擁有的合法的公共IP地址，并將替換關(guān)系記錄到NAT轉(zhuǎn)換表中；
從公共互聯(lián)網(wǎng)返回的IP數(shù)據(jù)報(bào)，依據(jù)其目的的IP地址檢索NAT轉(zhuǎn)換表，并利用檢索到的內(nèi)部私有IP地址替換目的IP地址，然后將IP數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

05 ?ARP協(xié)議與RARP協(xié)議

地址解析協(xié)議 ARP（Address Resolution Protocol）：為網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)適配器）的IP地址到對應(yīng)的硬件地址提供動(dòng)態(tài)映射。可以把網(wǎng)絡(luò)層32位地址轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)鏈路層MAC48位地址。
ARP 是即插即用的，一個(gè)ARP表是自動(dòng)建立的，不需要系統(tǒng)管理員來配置。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)協(xié)議指逆地址解析協(xié)議，可以把數(shù)據(jù)鏈路層MAC48位地址轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)層32位地址。

06 ?ICMP協(xié)議詳解

網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議（Internet Control Message Protocol），可以報(bào)告錯(cuò)誤信息或者異常情況，ICMP報(bào)文封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)當(dāng)中。

ICMP協(xié)議的應(yīng)用：

• Ping應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)故障的排查；
• Traceroute應(yīng)用：可以探測IP數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中走過的路徑。

07 ?網(wǎng)絡(luò)層的路由概述

關(guān)于路由算法的要求： 正確的完整的、在計(jì)算上應(yīng)該盡可能是簡單的、可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的變化、穩(wěn)定的公平的。
自治系統(tǒng)AS： 指處于一個(gè)管理機(jī)構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備群，AS內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)自治管理，對外提供一個(gè)或多個(gè)出入口，其中自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由協(xié)議為內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，如RIP、OSPF等；自治系統(tǒng)外部的路由協(xié)議為外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，如BGP。
靜態(tài)路由： 人工配置，難度和復(fù)雜度高。
動(dòng)態(tài)路由：

• 鏈路狀態(tài)路由選擇算法LS：向所有隔壁路由發(fā)送信息收斂快；全局式路由選擇算法，每個(gè)路由器計(jì)算路由時(shí)，需構(gòu)建整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；利用Dijkstra算法求源端到目的端網(wǎng)絡(luò)的最短路徑；Dijkstra(迪杰斯特拉)算法；
• 距離-向量路由選擇算法DV：向所有隔壁路由發(fā)送信息收斂慢、會(huì)存在回路；基礎(chǔ)是Bellman-Ford方程（簡稱B-F方程）。

08 ?內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議之RIP協(xié)議

路由信息協(xié)議 RIP(Routing Information Protocol)【應(yīng)用層】，基于距離-向量的路由選擇算法，較小的AS（自治系統(tǒng)），適合小型網(wǎng)絡(luò)；RIP報(bào)文，封裝進(jìn)UDP數(shù)據(jù)報(bào)。
RIP協(xié)議特性：

• RIP在度量路徑時(shí)采用的是跳數(shù)（每個(gè)路由器維護(hù)自身到其他每個(gè)路由器的距離記錄）；
• RIP的費(fèi)用定義在源路由器和目的子網(wǎng)之間；
• RIP被限制的網(wǎng)絡(luò)直徑不超過15跳；
• 和隔壁交換所有的信息，30主動(dòng)一次（廣播）。

09 ?內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議之OSPF協(xié)議

開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議 OSPF(Open Shortest Path First)【網(wǎng)絡(luò)層】，基于鏈路狀態(tài)的路由選擇算法（即Dijkstra算法），較大規(guī)模的AS ，適合大型網(wǎng)絡(luò)，直接封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸。
OSPF協(xié)議優(yōu)點(diǎn)：

• 安全；
• 支持多條相同費(fèi)用路徑；
• 支持區(qū)別化費(fèi)用度量；
• 支持單播路由和多播路由；
• 分層路由。

RIP與OSPF的對比（路由算法決定其性質(zhì)）：

10 ?外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議之BGP協(xié)議

BGP（Border Gateway Protocol）邊際網(wǎng)關(guān)協(xié)議【應(yīng)用層】：是運(yùn)行在AS之間的一種協(xié)議,尋找一條好路由：首次交換全部信息，以后只交換變化的部分,BGP封裝進(jìn)TCP報(bào)文段。

0 5 傳輸層 第一個(gè)端到端，即主機(jī)到主機(jī)的層次。傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。
此外，傳輸層還要處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問題。
傳輸層的任務(wù)是根據(jù)通信子網(wǎng)的特性，最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資源，為兩個(gè)端系統(tǒng)的會(huì)話層之間，提供建立、維護(hù)和取消傳輸連接的功能，負(fù)責(zé)端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸。
在這一層，信息傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報(bào)文。
網(wǎng)絡(luò)層只是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址將源結(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包傳送到目的結(jié)點(diǎn)，而傳輸層則負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)可靠地傳送到相應(yīng)的端口。
有關(guān)網(wǎng)絡(luò)層的重點(diǎn)：

• 傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸以及端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問題；
• 包含的主要協(xié)議：TCP協(xié)議（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）、UDP協(xié)議（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）；
• 重要設(shè)備：網(wǎng)關(guān)。

01 ?UDP協(xié)議詳解

UDP(User Datagram Protocol: 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)，是一個(gè)非常簡單的協(xié)議。
UDP協(xié)議的特點(diǎn)：

• UDP是無連接協(xié)議；
• UDP不能保證可靠的交付數(shù)據(jù)；
• UDP是面向報(bào)文傳輸?shù)模?/span>
• UDP沒有擁塞控制；
• UDP首部開銷很小。

UDP數(shù)據(jù)報(bào)結(jié)構(gòu)： 首部:8B，四字段/2B【源端口 | 目的端口 | UDP長度 | 校驗(yàn)和】 數(shù)據(jù)字段：應(yīng)用數(shù)據(jù)。

02 ?TCP協(xié)議詳解

TCP(Transmission Control Protocol: 傳輸控制協(xié)議)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非常復(fù)雜的一個(gè)協(xié)議。
TCP協(xié)議的功能：

• 對應(yīng)用層報(bào)文進(jìn)行分段和重組；
• 面向應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)復(fù)用與分解；
• 實(shí)現(xiàn)端到端的流量控制；
• 擁塞控制；
• 傳輸層尋址；
• 對收到的報(bào)文進(jìn)行差錯(cuò)檢測（首部和數(shù)據(jù)部分都檢錯(cuò)）；
• 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的端到端可靠數(shù)據(jù)傳輸控制。
  

TCP協(xié)議的特點(diǎn)：

• TCP是面向連接的協(xié)議；
• TCP是面向字節(jié)流的協(xié)議；
• TCP的一個(gè)連接有兩端，即點(diǎn)對點(diǎn)通信；
• TCP提供可靠的傳輸服務(wù)；
• TCP協(xié)議提供全雙工通信（每條TCP連接只能一對一）。

TCP報(bào)文段結(jié)構(gòu)：

最大報(bào)文段長度：報(bào)文段中封裝的應(yīng)用層數(shù)據(jù)的最大長度。

TCP首部：

• 序號(hào)字段：TCP的序號(hào)是對每個(gè)應(yīng)用層數(shù)據(jù)的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行編號(hào)；
• 確認(rèn)序號(hào)字段：期望從對方接收數(shù)據(jù)的字節(jié)序號(hào)，即該序號(hào)對應(yīng)的字節(jié)尚未收到。用ack_seq標(biāo)識(shí)；
• TCP段的首部長度最短是20B ，最長為60字節(jié)。但是長度必須為4B的整數(shù)倍。

TCP標(biāo)記的作用：

03 ?可靠傳輸?shù)幕驹?/span>

基本原理：

• 不可靠傳輸信道在數(shù)據(jù)傳輸中可能發(fā)生的情況：比特差錯(cuò)、亂序、重傳、丟失；
• 基于不可靠信道實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸采取的措施。
  

差錯(cuò)檢測：利用編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包傳輸過程中的比特差錯(cuò)檢測。
確認(rèn)：接收方向發(fā)送方反饋接收狀態(tài)。
重傳：發(fā)送方重新發(fā)送接收方?jīng)]有正確接收的數(shù)據(jù)。?
序號(hào)：確保數(shù)據(jù)按序提交。?
計(jì)時(shí)器：解決數(shù)據(jù)丟失問題。
停止等待協(xié)議：是最簡單的可靠傳輸協(xié)議，但是該協(xié)議對信道的利用率不高。
連續(xù)ARQ(Automatic Repeat reQuest：自動(dòng)重傳請求)協(xié)議：滑動(dòng)窗口+累計(jì)確認(rèn)，大幅提高了信道的利用率。

TCP協(xié)議的可靠傳輸：

基于連續(xù)ARQ協(xié)議，在某些情況下，重傳的效率并不高，會(huì)重復(fù)傳輸部分已經(jīng)成功接收的字節(jié)。

TCP協(xié)議的流量控制：

流量控制：讓發(fā)送方發(fā)送速率不要太快，TCP協(xié)議使用滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制。

04 ?TCP協(xié)議的擁塞控制

擁塞控制與流量控制的區(qū)別： 流量控制考慮點(diǎn)對點(diǎn)的通信量的控制，而擁塞控制考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，是全局性的考慮。擁塞控制的方法：慢啟動(dòng)算法+擁塞避免算法。
慢開始和擁塞避免：

• 【慢開始】擁塞窗口從1指數(shù)增長；
• 到達(dá)閾值時(shí)進(jìn)入【擁塞避免】，變成+1增長；
• 【超時(shí)】，閾值變?yōu)楫?dāng)前cwnd的一半（不能<2）；
• 再從【慢開始】，擁塞窗口從1指數(shù)增長。

快重傳和快恢復(fù)：

• 發(fā)送方連續(xù)收到3個(gè)冗余ACK，執(zhí)行【快重傳】，不必等計(jì)時(shí)器超時(shí)；
• 執(zhí)行【快恢復(fù)】，閾值變?yōu)楫?dāng)前cwnd的一半（不能<2），并從此新的ssthresh點(diǎn)進(jìn)入【擁塞避免】。

05 ?TCP連接的三次握手（重要）

TCP三次握手使用指令：
面試?？停簽槭裁葱枰挝帐郑?/span>

• 第一次握手：客戶發(fā)送請求，此時(shí)服務(wù)器知道客戶能發(fā)；
• 第二次握手：服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)，此時(shí)客戶知道服務(wù)器能發(fā)能收；
• 第三次握手：客戶發(fā)送確認(rèn)，此時(shí)服務(wù)器知道客戶能收。

建立連接（三次握手）： 第一次：客戶向服務(wù)器發(fā)送連接請求段，建立連接請求控制段（SYN=1），表示傳輸?shù)膱?bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序列號(hào)是x，此序列號(hào)代表整個(gè)報(bào)文段的序號(hào)（seq=x）；客戶端進(jìn)入 SYN_SEND （同步發(fā)送狀態(tài)）；
第二次：服務(wù)器發(fā)回確認(rèn)報(bào)文段，同意建立新連接的確認(rèn)段（SYN=1），確認(rèn)序號(hào)字段有效（ACK=1），服務(wù)器告訴客戶端報(bào)文段序號(hào)是y（seq=y），表示服務(wù)器已經(jīng)收到客戶端序號(hào)為x的報(bào)文段，準(zhǔn)備接受客戶端序列號(hào)為x+1的報(bào)文段（ack_seq=x+1）；服務(wù)器由LISTEN進(jìn)入SYN_RCVD （同步收到狀態(tài)）;
第三次：客戶對服務(wù)器的同一連接進(jìn)行確認(rèn).確認(rèn)序號(hào)字段有效(ACK=1),客戶此次的報(bào)文段的序列號(hào)是x+1(seq=x+1),客戶期望接受服務(wù)器序列號(hào)為y+1的報(bào)文段(ack_seq=y+1);當(dāng)客戶發(fā)送ack時(shí)，客戶端進(jìn)入ESTABLISHED 狀態(tài);當(dāng)服務(wù)收到客戶發(fā)送的ack后，也進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài);第三次握手可攜帶數(shù)據(jù)。

06 ?TCP連接的四次揮手（重要）

釋放連接（四次揮手） 第一次：客戶向服務(wù)器發(fā)送釋放連接報(bào)文段，發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，請求釋放連接（FIN=1），傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是x（seq=x）；客戶端狀態(tài)由ESTABLISHED進(jìn)入FIN_WAIT_1（終止等待1狀態(tài)）；
第二次：服務(wù)器向客戶發(fā)送確認(rèn)段，確認(rèn)字號(hào)段有效（ACK=1），服務(wù)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序號(hào)是y（seq=y），服務(wù)器期望接收客戶數(shù)據(jù)序號(hào)為x+1（ack_seq=x+1）;服務(wù)器狀態(tài)由ESTABLISHED進(jìn)入CLOSE_WAIT（關(guān)閉等待）；客戶端收到ACK段后，由FIN_WAIT_1進(jìn)入FIN_WAIT_2；
第三次：服務(wù)器向客戶發(fā)送釋放連接報(bào)文段，請求釋放連接（FIN=1），確認(rèn)字號(hào)段有效（ACK=1），表示服務(wù)器期望接收客戶數(shù)據(jù)序號(hào)為x+1（ack_seq=x+1）;表示自己傳輸?shù)牡谝粋€(gè)字節(jié)序號(hào)是y+1（seq=y+1）；服務(wù)器狀態(tài)由CLOSE_WAIT 進(jìn)入 LAST_ACK （最后確認(rèn)狀態(tài)）；
第四次：客戶向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)段，確認(rèn)字號(hào)段有效（ACK=1），表示客戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序號(hào)是x+1（seq=x+1），表示客戶期望接收服務(wù)器數(shù)據(jù)序號(hào)為y+1+1（ack_seq=y+1+1）；客戶端狀態(tài)由FIN_WAIT_2進(jìn)入TIME_WAIT，等待2MSL時(shí)間，進(jìn)入CLOSED狀態(tài)；服務(wù)器在收到最后一次ACK后，由LAST_ACK進(jìn)入CLOSED。
為什么需要等待2MSL?

• 最后一個(gè)報(bào)文沒有確認(rèn)；
• 確保發(fā)送方的ACK可以到達(dá)接收方；
• 2MSL時(shí)間內(nèi)沒有收到，則接收方會(huì)重發(fā)；
• 確保當(dāng)前連接的所有報(bào)文都已經(jīng)過期。

0 6

應(yīng)用層

為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。應(yīng)用層重點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)傳輸基本單位為報(bào)文；
• 包含的主要協(xié)議：FTP（文件傳送協(xié)議）、Telnet（遠(yuǎn)程登錄協(xié)議）、DNS（域名解析協(xié)議）、SMTP（郵件傳送協(xié)議），POP3協(xié)議（郵局協(xié)議），HTTP協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol）。

01 ?DNS詳解

DNS（Domain Name System:域名系統(tǒng)）【C/S，UDP，端口53】：解決IP地址復(fù)雜難以記憶的問題,存儲(chǔ)并完成自己所管轄范圍內(nèi)主機(jī)的 域名 到 IP 地址的映射。
域名解析的順序：

• 瀏覽器緩存；
• 找本機(jī)的hosts文件；
• 路由緩存；
• 找DNS服務(wù)器（本地域名、頂級(jí)域名、根域名）->迭代解析、遞歸查詢。

IP—>DNS服務(wù)—>便于記憶的域名。
域名由點(diǎn)、字母和數(shù)字組成，分為頂級(jí)域（com，cn，net，gov，org）、二級(jí)域（baidu,taobao,qq,alibaba）、三級(jí)域（www）(12-2-0852)。

02 ?DHCP協(xié)議詳解

DHCP（Dynamic Configuration Protocol:動(dòng)態(tài)主機(jī)設(shè)置協(xié)議）：是一個(gè)局域網(wǎng)協(xié)議，是應(yīng)用UDP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議。作用：為臨時(shí)接入局域網(wǎng)的用戶自動(dòng)分配IP地址。

03 ?HTTP協(xié)議詳解

文件傳輸協(xié)議（FTP）：控制連接（端口21）：傳輸控制信息（連接、傳輸請求），以7位ASCII碼的格式。整個(gè)會(huì)話期間一直打開。
HTTP（HyperText Transfer Protocol:超文本傳輸協(xié)議）【TCP，端口80】：是可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，瀏覽器向服務(wù)器發(fā)收報(bào)文前，先建立TCP連接，HTTP使用TCP連接方式（HTTP自身無連接）。
HTTP請求報(bào)文方式：

• GET：請求指定的頁面信息，并返回實(shí)體主體；
• POST：向指定資源提交數(shù)據(jù)進(jìn)行處理請求；
• DELETE：請求服務(wù)器刪除指定的頁面；
• HEAD：請求讀取URL標(biāo)識(shí)的信息的首部，只返回報(bào)文頭；
• OPETION：請求一些選項(xiàng)的信息；
• PUT：在指明的URL下存儲(chǔ)一個(gè)文檔。

（1）HTTP工作的結(jié)構(gòu)

（2） HTTPS協(xié)議詳解

HTTPS(Secure)是安全的HTTP協(xié)議，端口號(hào)443?；贖TTP協(xié)議，通過SSL或TLS提供加密處理數(shù)據(jù)、驗(yàn)證對方身份以及數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。

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