应用层

http/https

https://blog.csdn.net/z_ar_d/article/details/146561799?spm=1011.2415.3001.10575&sharefrom=mp_manage_link

DNS

会有链接的（画大饼）

补充

基于tcp的：SMTP(25)\POP3(110)\SSH(22)\FTP(20\21)ssl\tls

基于UDP：DHCP(C68\S67)\NTP(123)\TFTP(69)

传输层

TCP

TCP/IP 协议栈中的 TCP（Transmission Control Protocol） 通过以下核心机制确保数据的可靠传输：

1. 序列号与确认机制

• 序列号（Sequence Number）：TCP 为每个字节的数据分配一个唯一的序列号，确保接收方可以按序重组数据。
• 确认号（Acknowledgment Number）：接收方通过 ACK 报文告知发送方已成功接收的数据字节位置（下一个期望接收的字节序号）。
• 累积确认（Cumulative ACK）：接收方只需确认最后一个连续接收的字节，简化确认流程。

2. 超时重传

• 重传定时器：发送方发送数据后启动定时器，若超时未收到 ACK，则重新发送未确认的数据段。
• 自适应重传算法：TCP 动态调整超时时间（RTO，Retransmission Timeout），根据网络延迟变化优化重传策略。

3. 流量控制（滑动窗口机制）

• 滑动窗口（Sliding Window）：接收方通过窗口大小告知发送方当前可接收的数据量，避免接收方缓冲区溢出。
• 动态调整窗口：窗口大小随接收方缓冲区剩余空间动态变化，发送方根据 ACK 中的窗口字段调整发送速率。

4. 拥塞控制

• 慢启动（Slow Start）：初始阶段逐步增加发送窗口，探测网络容量。
• 拥塞避免（Congestion Avoidance）：当网络出现拥塞（如丢包）时，降低发送速率，避免进一步恶化。
• 快速重传与快速恢复：若接收方连续收到 3 个重复 ACK，判定数据包丢失，立即重传并调整窗口，减少不必要的等待。

5. 错误检测与校验

• 校验和（Checksum）：TCP 对首部和数据进行校验，检测传输中是否发生错误，错误数据段会被丢弃并重传。

6. 连接管理

• 三次握手（Three-Way Handshake）：建立连接时，双方通过 SYN、SYN-ACK、ACK 报文确认彼此可达。
• 四次挥手（Four-Way Handshake）：断开连接时，双方通过 FIN、ACK 报文确保数据全部传输完毕。

总结

TCP 通过序列号与确认保证数据按序到达，超时重传处理丢失数据，滑动窗口控制流量避免过载，拥塞控制优化网络利用率，校验和检测错误，以及连接管理确保可靠的端到端通信。这些机制共同作用，使 TCP 成为互联网中最常用的可靠传输协议。

网络层

ARP

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是计算机网络中用于将 IP 地址转换为物理 MAC 地址的核心协议，属于 TCP/IP 协议栈的网络层与数据链路层之间的桥梁。

ARP 的核心功能

• IP 地址到 MAC 地址的映射
• 数据链路层（如以太网）通过 MAC 地址识别设备，而网络层使用 IP 地址。ARP 负责将目标 IP 地址解析为对应的 MAC 地址，确保数据帧能正确送达。
• 跨层通信的关键
• 当主机发送数据时：
  • 网络层封装 IP 数据包（含目标 IP 地址）。
  • 数据链路层需将 IP 数据包封装为数据帧（需目标 MAC 地址）。
  • ARP 通过广播或缓存查询获取目标 MAC 地址。

ARP 的工作流程

1. ARP 请求（Broadcast）

• 场景：主机 A（IP: 192.168.1.1，MAC: AA-AA-AA）要向主机 B（IP: 192.168.1.2）发送数据，但 ARP 缓存中无主机 B 的 MAC 地址。
• 步骤：
• 主机 A 发送ARP 请求广播帧（目标 IP=192.168.1.2，目标 MAC=FF:FF:FF:FF:FF:FF）。
• 局域网内所有主机接收并解析请求。
• 主机 B 发现请求目标 IP 是自己，发送ARP 应答单播帧（源 IP=192.168.1.2，源 MAC=BB-BB-BB）。
• 主机 A 将主机 B 的 IP-MAC 映射存入 ARP 缓存。

2. ARP 缓存（ARP Table）

• 作用：存储近期解析过的 IP-MAC 映射，避免重复广播。
• 条目生命周期：通常为几分钟（可通过arp -a查看）。
• 更新机制：若目标 IP 地址的 MAC 地址变化，会触发新的 ARP 请求。

ARP 的典型应用场景

• 同一局域网通信
• 主机 A 与主机 B 直接通信时，需通过 ARP 解析对方 MAC 地址。
• 跨网络通信（通过网关）
• 主机 A 访问外网（如 IP: 8.8.8.8）时，先通过 ARP 获取网关（路由器）的 MAC 地址，数据经网关转发。
• ARP 缓存中毒攻击
• 攻击者伪造 ARP 应答，将目标 IP 地址映射到恶意 MAC 地址，导致数据被窃听或中断（如中间人攻击）。

ARP 与其他协议的关系

• 与 RARP 的区别：
• ARP：IP → MAC（常用）。
• RARP：MAC → IP（已被 DHCP 取代）。
• 与 ICMP 的关系：
• ARP 是无连接协议，依赖链路层广播；ICMP 用于网络诊断（如 Ping）。

示例说明

• 问题：主机 A 无法访问主机 B，可能原因：
• 主机 B 未开启，无法响应 ARP 请求。
• ARP 缓存中主机 B 的 MAC 地址过期或错误。
• 存在 ARP 欺骗攻击，导致数据发送到错误设备。

总结

ARP 是网络通信的基础协议，确保 IP 地址与物理地址的正确映射。合理利用 ARP 缓存可提升效率，但需注意防范 ARP 欺骗等安全风险。理解 ARP 有助于诊断网络连接问题（如 “无法访问目标主机”）和优化网络配置。

ICMP

ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）是 TCP/IP 协议栈中网络层的核心协议之一，主要用于**网络设备之间传递控制信息和错误报告。**它通过封装在 IP 数据包中传输，是网络诊断和维护的重要工具。

ICMP 的核心功能

• 错误报告
• 当网络设备（如路由器）发现数据包无法转发时，通过 ICMP 向源主机发送错误消息（如 “目的不可达”）。
• 网络诊断
• 提供基础诊断功能（如 Ping、Traceroute），帮助用户验证网络连通性和路径。
• 流量控制
• 通过 “源抑制” 消息通知发送方降低发送速率，避免网络拥塞。
• 路径信息传递
• 路由器通过 “重定向” 消息告知主机更优的下一跳地址。

ICMP 的消息类型

ICMP 消息分为差错报告和查询两大类，常见类型如下：

类型	代码	描述
3 - 目的不可达	0-15	目标网络 / 主机 / 协议 / 端口不可达（如主机未开机、防火墙拦截）
11 - 超时	0-1	TTL 耗尽（如 Traceroute 利用此消息跟踪路径）或分片重组超时
5 - 重定向	0-3	路由器通知主机使用更优的下一跳地址
8 - 回显请求	0	Ping 请求（如ping 192.168.1.1）
0 - 回显应答	0	Ping 响应，确认目标可达

ICMP 的工作流程示例

场景：主机 A Ping 主机 B

• 主机 A 发送 ICMP 回显请求（类型 8）数据包，目标 IP 为 B 的 IP 地址。
• 主机 B 接收到请求后，发送 ICMP 回显应答（类型 0）给主机 A。
• 主机 A 根据应答判断主机 B 是否可达。

场景：路由器返回 “目的不可达”

• 若主机 A 尝试访问不存在的 IP 地址，路由器会发送 ICMP 目的不可达消息（类型 3，代码 1）。

ICMP 的典型应用场景

• 网络连通性测试
• Ping 工具：通过回显请求 / 应答验证主机是否可达。
• 示例：ping -c 4 8.8.8.8（向谷歌 DNS 服务器发送 4 个 Ping 请求）。
• 路径跟踪
• Traceroute 工具：利用 ICMP 超时消息（类型 11）逐步显示数据包经过的路由器。
• 示例：traceroute www.example.com。
• 故障诊断
• 分析 ICMP 错误消息定位问题（如防火墙规则、路由配置错误）。

ICMP 与其他协议的关系

• 与 IP 协议：ICMP 是 IP 层的一部分，所有 IP 实现必须支持 ICMP。
• 与 TCP/UDP：ICMP 不用于传输用户数据，而是辅助 IP 层处理错误和控制信息。
• 与 ARP：ARP 负责 IP 到 MAC 的解析，ICMP 负责网络层的控制和诊断。

ICMP 的安全性与局限性

• 安全风险
• Ping Flood 攻击：发送大量 ICMP 回显请求，耗尽目标带宽。
• Smurf 攻击：利用广播地址放大攻击流量（已较少见）。
• 防范措施：通过防火墙禁用 ICMP 消息或限制速率。
• 局限性
• ICMP 消息本身不可靠，可能因网络拥塞或过滤被丢弃。
• 某些网络设备（如 NAT 网关）可能拦截 ICMP 消息，导致诊断失败。

总结

ICMP 是网络的 “神经系统”，通过传递控制和错误信息帮助维护网络健康。掌握 ICMP 原理有助于诊断网络问题（如主机不可达、路由黑洞），但需注意其安全性风险。常见工具如 Ping 和 Traceroute 是 ICMP 的典型应用，是网络工程师的必备技能。

IGMP

IGMP（Internet Group Management Protocol）是TCP/IP 协议族中的网络层协议（IP 协议号为 2），用于管理主机与组播路由器之间的组成员关系。其核心功能是让组播路由器动态了解哪些主机属于哪些组播组，从而高效转发组播数据包。
1. 核心功能

• 成员关系管理：
  • 主机通过 IGMP 向路由器报告加入或离开某个组播组的请求。
  • 路由器通过定期查询，维护各网段的组播组成员信息。
• 优化组播转发：
  • 路由器仅向有成员的网段转发组播数据，避免带宽浪费。
    2. 版本演进
• IGMPv1：
  • 支持基本的加入 / 离开机制，但离开时需依赖超时机制检测。
  • 查询器选举由组播路由协议（如 PIM）决定。
• IGMPv2：
  • 增加离开组消息，允许主机主动通知路由器退出组播组。
  • 引入特定组查询，减少非组成员的响应流量。
  • 查询器选举改为最小 IP 地址优先，无需依赖外部协议。
• IGMPv3：
  • 支持源过滤（INCLUDE/EXCLUDE 模式），允许主机指定接收或拒绝特定源的组播流量。
  • 新增特定源组查询，进一步优化流量控制。
    3. 工作机制
• 主机加入组播组：
  • 主机发送成员报告报文（Membership Report），声明加入目标组播组。
• 主机离开组播组：
  • 主机发送离开组报文（Leave Group），路由器收到后发送特定组查询，确认无其他成员后删除该组。
• 路由器维护成员关系：
  • 路由器定期发送普遍组查询（General Query），主机响应报告以维持成员资格。
  • 若主机未及时响应，路由器认为该组无成员，停止转发数据。
    4. 报文类型
• 成员报告：主机加入组播组时发送，或响应查询时确认成员身份。
• 普遍组查询：路由器周期性发送，询问所有组播组的成员状态。
• 特定组查询：路由器收到离开消息后，针对特定组播组发送的查询。
• 特定源组查询（v3）：针对特定组播组和源地址的查询。
  5. 应用场景
• 流媒体传输（如视频会议、在线直播）：高效分发数据到多个接收端。
• 在线游戏：实时同步多玩家数据。
• 企业内部通信：共享文件、软件更新等。
  6. 与其他协议的关系
• 组播路由协议（如 PIM、DVMRP）：依赖 IGMP 提供的成员信息，构建组播转发树。
• IGMP 侦听（IGMP Snooping）：交换机通过侦听 IGMP 报文，优化二层组播转发，减少不必要的流量泛洪。
  7. 注意事项
• 安全性：IGMP 缺乏认证机制，可能被滥用（如伪造成员报告引发流量攻击）。
• 版本兼容性：高版本（如 v3）兼容低版本，但需注意配置一致性。
• IPv6 替代：IPv6 中使用 MLD（多播侦听发现协议） 替代 IGMP。
  总结
  IGMP 是组播通信的核心协议，通过动态管理组成员关系，实现了高效的网络资源利用。其版本演进逐步增强了灵活性和性能，适用于多种需要数据多播的场景。理解 IGMP 的工作机制有助于优化网络配置，解决组播相关的故障（如流量缺失、带宽浪费）。

网络接口层

1. 物理层协议

• Ethernet（以太网）、Wi-Fi、光纤、DSL 等。

2. 数据链路层协议

• PPP（点对点协议）、SLIP（串行线路协议）、MAC 地址管理。