網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

C\S架構(gòu)，B\S架構(gòu)

C：客戶端Client

B：瀏覽器Browser

S：服務(wù)器Server

C\S架構(gòu)就是說(shuō)Client\Server架構(gòu)：比如QQ，微信，游戲等（軟件）；打印機(jī)（硬件）

? 優(yōu)點(diǎn): 安全性高,個(gè)性化設(shè)置,功能全面.響應(yīng)速度快.

? 缺點(diǎn): 開(kāi)發(fā)成本高,維護(hù)成本高.(基于App),面向的客戶固定.

B\S架構(gòu)就是說(shuō)Browser\Server架構(gòu)：瀏覽器和各個(gè)網(wǎng)站服務(wù)端進(jìn)行的通信

? 優(yōu)點(diǎn): 開(kāi)發(fā)維護(hù)成本低,,面向用戶廣泛.

? 缺點(diǎn): 安全性相對(duì)低,響應(yīng)速度相對(duì)慢,個(gè)性化的設(shè)置單一.

osi七層協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)

兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通信如下：

• 首先通過(guò)各種物理連接介質(zhì)連接
• 找準(zhǔn)對(duì)方計(jì)算機(jī)（準(zhǔn)確到軟件）的位置
• 通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（一攬子協(xié)議）進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)

osi七層協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議按照功能不同分為osi七層或TCP/IP五層或TCP/IP四層

每層常見(jiàn)物理設(shè)備及主要作用：

物理層

計(jì)算機(jī)之間要通信必須完成組網(wǎng)，而物理層就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)

物理層功能：主要是基于電氣特性發(fā)送高低電平（電信號(hào)），高電平對(duì)應(yīng)數(shù)字1，低電平對(duì)應(yīng)0

數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層功能：將數(shù)據(jù)封裝成幀，將電信號(hào)按幀分組

以太網(wǎng)協(xié)議

以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定一組電信號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，叫做幀，每個(gè)數(shù)據(jù)幀分成報(bào)頭head和數(shù)據(jù)data兩部分

head包含：（固定18個(gè)字節(jié)）

? 發(fā)送者/源地址，6個(gè)字節(jié)

? 接收者/目標(biāo)地址，6字節(jié)

? 數(shù)據(jù)類(lèi)型，6字節(jié)

data包含：（最短46字節(jié)，最長(zhǎng)1500字節(jié)）數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容

head長(zhǎng)度+data長(zhǎng)度=最短64字節(jié)，最長(zhǎng)1518字節(jié)，超過(guò)最大限制就分片發(fā)送

mac地址

即網(wǎng)卡地址，長(zhǎng)度為48位2進(jìn)制，通常由12位16進(jìn)制數(shù)表示（前6位是廠商編號(hào)，后6位是流水線編號(hào)）

同一網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)A用戶第一次向B用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)（通過(guò)arp協(xié)議獲取B的mac地址，并將源mac與目標(biāo)mac封裝到幀中），采用的就是廣播方式，所有用戶都會(huì)收到A發(fā)出的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)幀拆分找到目標(biāo)mac并與自己比較，如果一致則接收，如果不一致就丟棄。

ARP協(xié)議

ARP協(xié)議功能：廣播的方式發(fā)送數(shù)據(jù)包，獲取目標(biāo)主機(jī)的mac地址

協(xié)議工作方式：每臺(tái)主機(jī)IP都是已知的，例如：主機(jī)172.16.10.10/24訪問(wèn)172.16.10.11/24

首先通過(guò)IP地址和子網(wǎng)掩碼區(qū)分出自己所處的子網(wǎng)

如果是同一子網(wǎng)，在數(shù)據(jù)包地址中封裝目標(biāo)主機(jī)mac及目標(biāo)主機(jī)IP

如果是不同子網(wǎng)，在數(shù)據(jù)包地址中封裝網(wǎng)關(guān)mac及目標(biāo)IP

分析172.16.10.10/24與172.16.10.11/24處于同一網(wǎng)絡(luò)(如果不是同一網(wǎng)絡(luò)，那么下表中目標(biāo)ip為172.16.10.1,通過(guò)ARP獲取的是網(wǎng)關(guān)的mac)

這個(gè)包會(huì)以廣播的方式在發(fā)送端所處的子網(wǎng)內(nèi)傳輸，所有主機(jī)接收后拆包，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)IP為自己就響應(yīng)，并返回自己的mac

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層功能：引入網(wǎng)絡(luò)地址用來(lái)區(qū)分不同的局域網(wǎng)

IP協(xié)議

? 規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議叫IP協(xié)議，它定義的地址叫IP地址，廣泛使用IPv4，它規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址由32位2進(jìn)制表示，范圍0.0.0.0—255.255.255.255；一個(gè)IP地址通常寫(xiě)成四段十進(jìn)制數(shù)，例：172.16.10.1

IP地址分兩部分

網(wǎng)絡(luò)部分：標(biāo)識(shí)子網(wǎng)

主機(jī)部分：標(biāo)識(shí)主機(jī)

單純的IP地址段只是標(biāo)識(shí)了IP地址的種類(lèi)，從網(wǎng)絡(luò)部分或主機(jī)部分都無(wú)法辨識(shí)一個(gè)IP所處的子網(wǎng)

子網(wǎng)掩碼

表示子網(wǎng)絡(luò)特征的一個(gè)參數(shù)。是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)字，網(wǎng)絡(luò)部分全部為1，主機(jī)部分全部為0比如，IP地址172.16.10.1，如果已知網(wǎng)絡(luò)部分是前24位，主機(jī)部分是后8位，那么子網(wǎng)絡(luò)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，寫(xiě)成十進(jìn)制就是255.255.255.0。

通過(guò)將兩個(gè)IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行and運(yùn)算，然后比較結(jié)果是否相同，可以判定這兩個(gè)IP是否是同一子網(wǎng)絡(luò)。比如：

'''比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子網(wǎng)掩碼都是255.255.255.0，請(qǐng)問(wèn)它們是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)？'''
#兩者與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算，
172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND運(yùn)算得網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND運(yùn)算得網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
#結(jié)果都是172.16.10.0，因此它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)。

作用：

為每臺(tái)計(jì)算機(jī)分配IP地址

確定哪些地址在同一子網(wǎng)絡(luò)

IP數(shù)據(jù)包

IP數(shù)據(jù)包也分為head和data部分，無(wú)需為IP包定義單獨(dú)的欄位，直接放入以太包的data部分

head：長(zhǎng)度為20到60 字節(jié)

data：最長(zhǎng)為65515字節(jié)

而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分，最長(zhǎng)只有1500字節(jié)，因此，如果IP數(shù)據(jù)包超過(guò)了1500字節(jié)，就需要分割成幾個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分開(kāi)發(fā)送

傳輸層

傳輸層功能：建立端口到端口的通信，端口即應(yīng)用程序與網(wǎng)卡關(guān)聯(lián)的編號(hào)（范圍0—65535，0—1023為系統(tǒng)占用端口）

TCP協(xié)議

? 可靠傳輸，TCP數(shù)據(jù)包沒(méi)有長(zhǎng)度限制，理論上可以無(wú)限長(zhǎng)，但為了保證網(wǎng)絡(luò)效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)IP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割

TCP報(bào)文

序號(hào)：Seq序號(hào)，占32位，用來(lái)標(biāo)識(shí)TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)此進(jìn)行標(biāo)記。

確認(rèn)序號(hào)：Ack序號(hào)，占32位，只有Ack標(biāo)志位為1時(shí)，確認(rèn)序號(hào)字段才有效，Ack=Seq+1

標(biāo)志位：共6個(gè)，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具體含義如下：

URG：緊急指針有效

ACK：確認(rèn)序號(hào)有效

PSH：接收方應(yīng)該盡快將這個(gè)報(bào)文交給應(yīng)用層

RST：重置連接

SYN：發(fā)起一個(gè)新的連接

FIN：釋放一個(gè)連接

不要將確認(rèn)序號(hào)Ack與標(biāo)志位ACK搞混；確認(rèn)方Ack=發(fā)起方Req+1，兩端配對(duì)

三次握手

? TCP在建立連接時(shí)需卻認(rèn)通信雙方的收發(fā)信息的能力是正常的，因此需要進(jìn)行多次驗(yàn)證，俗稱(chēng)“三次握手”。

? 所謂三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP連接，就是指建立一個(gè)TCP連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個(gè)包以確認(rèn)連接的建立。在socket編程中，這一過(guò)程由客戶端執(zhí)行connect來(lái)觸發(fā)，整個(gè)流程如下圖所示：

? （1）第一次握手：Client將標(biāo)志位SYN置為1，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值seq=x，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Client進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài)，等待Server確認(rèn)。
? （2）第二次握手：Server收到數(shù)據(jù)包后由標(biāo)志位SYN=1知道Client請(qǐng)求建立連接，Server將標(biāo)志位SYN和ACK都置為1，ack=x+1，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值seq=K，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認(rèn)連接請(qǐng)求，Server進(jìn)入SYN_RCVD狀態(tài)。
? （3）第三次握手：Client收到確認(rèn)后，檢查ack是否為x+1，ACK是否為1，如果正確則將標(biāo)志位ACK置為1，ack=y+1，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Server檢查ack是否為y+1，ACK是否為1，如果正確則連接建立成功，Client和Server進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手，隨后Client與Server之間可以開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)了。

四次握手

? 所謂四次揮手（Four-Way Wavehand）即終止TCP連接，就是指斷開(kāi)一個(gè)TCP連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個(gè)包以確認(rèn)連接的斷開(kāi)。在socket編程中，這一過(guò)程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來(lái)觸發(fā)，整個(gè)流程如下圖所示：

? 由于TCP連接時(shí)全雙工的，因此，每個(gè)方向都必須要單獨(dú)進(jìn)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(gè)FIN來(lái)終止這一方向的連接，收到一個(gè)FIN只是意味著這一方向上沒(méi)有數(shù)據(jù)流動(dòng)了，即不會(huì)再收到數(shù)據(jù)了，但是在這個(gè)TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，直到這一方向也發(fā)送了FIN。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方則執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉，上圖描述的即是如此。
? （1）第一次揮手：Client發(fā)送一個(gè)FIN，用來(lái)關(guān)閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送，Client進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài)。
? （2）第二次揮手：Server收到FIN后，發(fā)送一個(gè)ACK給Client，確認(rèn)序號(hào)為收到序號(hào)+1（與SYN相同，一個(gè)FIN占用一個(gè)序號(hào)），Server進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)。
? （3）第三次揮手：Server發(fā)送一個(gè)FIN，用來(lái)關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送，Server進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)。
? （4）第四次揮手：Client收到FIN后，Client進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，接著發(fā)送一個(gè)ACK給Server，確認(rèn)序號(hào)為收到序號(hào)+1，Server進(jìn)入CLOSED狀態(tài)，完成四次揮手。

SYN攻擊：
在三次握手過(guò)程中，Server發(fā)送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP連接稱(chēng)為半連接（half-open connect），此時(shí)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(shí)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(shí)，這些偽造的SYN包將產(chǎn)時(shí)間占用未連接隊(duì)列，導(dǎo)致正常的SYN請(qǐng)求因?yàn)殛?duì)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(shí)一種典型的DDOS攻擊，檢測(cè)SYN攻擊的方式非常簡(jiǎn)單，即當(dāng)Server上有大量半連接狀態(tài)且源IP地址是隨機(jī)的，則可以斷定遭到SYN攻擊了.

特點(diǎn)：TCP（Transmission Control Protocol）可靠的、面向連接的協(xié)議（eg:打電話）、傳輸效率低全雙工通信（發(fā)送緩存&接收緩存）、面向字節(jié)流。使用TCP的應(yīng)用：Web瀏覽器；文件傳輸程序。

UDP協(xié)議

不可靠傳輸，“報(bào)頭”部分一共只有8字節(jié)，總長(zhǎng)度不超過(guò)65535字節(jié)，正好放進(jìn)一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。

特點(diǎn)：UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、無(wú)連接的服務(wù)，傳輸效率高（發(fā)送前時(shí)延小），一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多、面向報(bào)文(數(shù)據(jù)包)，盡最大努力服務(wù)，無(wú)擁塞控制。使用UDP的應(yīng)用：域名系統(tǒng) (DNS)；視頻流；IP語(yǔ)音(VoIP)。

應(yīng)用層

應(yīng)用層功能：規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式。

例：TCP協(xié)議可以為各種各樣的程序傳遞數(shù)據(jù)，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必須有不同協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁(yè)、FTP數(shù)據(jù)的格式，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了”應(yīng)用層”。

編輯：hfy