TCP/IP 知识体系

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一、TCP/IP 定义

• 全称：Transmission Control Protocol/Internet Protocol（传输控制协议/网际协议）
• 核心概念：
  • 跨网络实现信息传输的协议簇（包含 TCP、IP、FTP、SMTP、UDP 等协议）
  • 因 TCP 和 IP 协议最具代表性而得名

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二、TCP/IP 核心特点

1. 开放性
   协议标准完全开放，免费使用，独立于硬件和操作系统。
2. 兼容性
   适配广域网和互联网，不依赖特定网络硬件。
3. 地址唯一性
   全网统一分配地址，每台设备/终端拥有唯一标识。
4. 服务标准化
   高层协议提供多样化可靠服务（如文件传输、邮件收发）。

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三、TCP/IP 协议分层架构

层级	协议	核心功能
应用层	FTP、SMTP、HTTP、DNS、SSH、HTML、GIF	规范数据格式（如网页/图片），实现端到端应用通信
传输层	TCP（可靠传输）、UDP（无确认机制）	定义端口号，实现端口到端口通信；TCP通过三次握手保证可靠性
网络层	IP、ICMP	定义IP地址，区分子网，路由选择；ARP协议（IP→MAC解析），路由协议（跨子网网关转发）
数据链路层	ARP、RARP、以太网协议	MAC地址广播通信：数据帧分组→子网广播→目标MAC匹配→接收/丢弃；物理网卡数据传输
物理层	DSL	比特流通过物理介质（光纤/网线）传输

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四、TCP 连接管理机制

三次握手（建立连接）

1. 客户端发送 SYN 请求报文
2. 服务端返回 SYN-ACK 确认报文
3. 客户端发送 ACK 最终确认报文

四次挥手（断开连接）

1. 主动方发送 FIN 中断请求
2. 被动方返回 ACK 确认
3. 被动方发送 FIN 中断请求
4. 主动方返回 ACK 确认

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五、数据封装与解封装流程

封装过程（发送端）

应用层 → 原始数据  
传输层 → 添加TCP/UDP头部（含端口）  
网络层 → 添加IP头部（含IP地址）  
数据链路层 → 添加MAC头部（含物理地址）  
物理层 → 转换为比特流传输

解封装过程（接收端）

物理层 → 接收比特流  
数据链路层 → 剥离MAC头部 → 校验目标MAC  
网络层 → 剥离IP头部 → 校验目标IP  
传输层 → 剥离TCP/UDP头部 → 校验端口  
应用层 → 获取原始数据

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六、安全隐患与应对

1. 链路层攻击

• 风险：数据包被截获分析，导致账户/密码泄露
• 案例：通过监听以太网广播流量获取敏感信息

2. 网络层攻击

• ARP欺骗
  • 伪造IP-MAC映射表，劫持通信流量
  • 防护：IP+MAC绑定、动态ARP检测（DAI）
• ICMP洪水攻击
  • 发送大量ICMP请求包耗尽目标主机CPU资源
  • 防护：限制ICMP流量速率

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七、关键技术补充

1. IP协议作用
   • 通过IP地址判断主机是否同属子网
   • 不同子网数据需经网关路由转发
2. 路由器的核心功能
   • 根据信道状态选择最佳路径
   • 跨子网数据包中转枢纽
3. TCP与UDP差异
   • TCP：面向连接、可靠传输（数据完整性优先）
   • UDP：无连接、低延迟（实时性优先）
4. 以太网帧最小长度
   • 64字节（确保冲突检测，数据不足时填充"0"）
5. MTU（最大传输单元）
   • 1500字节（超过则触发IP分片）
6. TTL生存时间
   • 初始值通常为64/128，每经过路由器减1，归零时丢弃
7. TCP头部结构
   • 包含16位源端口、16位目标端口、32位序列号、16位窗口大小等字段
8. IP地址分类
   ○ A类（1.0.0.0~126.255.255.255）
   ○ B类（128.0.0.0~191.255.255.255）
   ○ C类（192.0.0.0~223.255.255.255）

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