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Client\Server架構(gòu)：比如QQ，微信，游戲等（軟件）；打印機（硬件）

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

? 缺點: 開發(fā)成本高,維護成本高.(基于App),面向的客戶固定.

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

? 優(yōu)點: 開發(fā)維護成本低,,面向用戶廣泛.

? 缺點: 安全性相對低,響應(yīng)速度相對慢,個性化的設(shè)置單一.

osi七層協(xié)議

互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)

兩臺計算機之間的通信如下：

• 首先通過各種物理連接介質(zhì)連接
• 找準對方計算機（準確到軟件）的位置
• 通過統(tǒng)一的標準（一攬子協(xié)議）進行數(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

每層常見物理設(shè)備及主要作用：

物理層

計算機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），高電平對應(yīng)數(shù)字1，低電平對應(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)定一組電信號構(gòu)成一個數(shù)據(jù)報，叫做幀，每個數(shù)據(jù)幀分成報頭head和數(shù)據(jù)data兩部分

head包含：（固定18個字節(jié)）

? 發(fā)送者/源地址，6個字節(jié)

? 接收者/目標地址，6字節(jié)

? 數(shù)據(jù)類型，6字節(jié)

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

head長度+data長度=最短64字節(jié)，最長1518字節(jié)，超過最大限制就分片發(fā)送

mac地址

即網(wǎng)卡地址，長度為48位2進制，通常由12位16進制數(shù)表示（前6位是廠商編號，后6位是流水線編號）

同一網(wǎng)絡(luò)中當A用戶第一次向B用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時（通過arp協(xié)議獲取B的mac地址，并將源mac與目標mac封裝到幀中），采用的就是廣播方式，所有用戶都會收到A發(fā)出的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)幀拆分找到目標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，獲取目標主機的mac地址

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

首先通過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)包地址中封裝目標主機mac及目標主機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ip為172.16.10.1,通過ARP獲取的是網(wǎng)關(guān)的mac)

這個包會以廣播的方式在發(fā)送端所處的子網(wǎng)內(nèi)傳輸，所有主機接收后拆包，發(fā)現(xiàn)目標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進制表示，范圍0.0.0.0—255.255.255.255；一個IP地址通常寫成四段十進制數(shù)，例：172.16.10.1

IP地址分兩部分

網(wǎng)絡(luò)部分：標識子網(wǎng)

主機部分：標識主機

單純的IP地址段只是標識了IP地址的種類，從網(wǎng)絡(luò)部分或主機部分都無法辨識一個IP所處的子網(wǎng)

子網(wǎng)掩碼

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

通過將兩個IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進行and運算，然后比較結(jié)果是否相同，可以判定這兩個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，請問它們是否在同一個子網(wǎng)絡(luò)？'''
#兩者與子網(wǎng)掩碼分別進行AND運算，
172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND運算得網(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，因此它們在同一個子網(wǎng)絡(luò)。

作用：

為每臺計算機分配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，無需為IP包定義單獨的欄位，直接放入以太包的data部分

head：長度為20到60 字節(jié)

data：最長為65515字節(jié)

而以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的“數(shù)據(jù)”部分，最長只有1500字節(jié)，因此，如果IP數(shù)據(jù)包超過了1500字節(jié)，就需要分割成幾個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包分開發(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（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)包沒有長度限制，理論上可以無限長，但為了保證網(wǎng)絡(luò)效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長度不會超過IP數(shù)據(jù)包的長度，以確保單個TCP數(shù)據(jù)包不必再分割

TCP報文

序號：Seq序號，占32位，用來標識TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流，發(fā)送數(shù)據(jù)時對此進行標記。

確認序號：Ack序號，占32位，只有Ack標志位為1時，確認序號字段才有效，Ack=Seq+1

標志位：共6個，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具體含義如下：

URG：緊急指針有效

ACK：確認序號有效

PSH：接收方應(yīng)該盡快將這個報文交給應(yīng)用層

RST：重置連接

SYN：發(fā)起一個新的連接

FIN：釋放一個連接

不要將確認序號Ack與標志位ACK搞混；確認方Ack=發(fā)起方Req+1，兩端配對

三次握手

? TCP在建立連接時需卻認通信雙方的收發(fā)信息的能力是正常的，因此需要進行多次驗證，俗稱“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TCP連接時，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個包以確認連接的建立。在socket編程中，這一過程由客戶端執(zhí)行connect來觸發(fā)，整個流程如下圖所示：

? （1）第一次握手：Client將標志位SYN置為1，隨機產(chǎn)生一個值seq=x，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Client進入SYN_SENT狀態(tài)，等待Server確認。
? （2）第二次握手：Server收到數(shù)據(jù)包后由標志位SYN=1知道Client請求建立連接，Server將標志位SYN和ACK都置為1，ack=x+1，隨機產(chǎn)生一個值seq=K，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認連接請求，Server進入SYN_RCVD狀態(tài)。
? （3）第三次握手：Client收到確認后，檢查ack是否為x+1，ACK是否為1，如果正確則將標志位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進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手，隨后Client與Server之間可以開始傳輸數(shù)據(jù)了。

四次握手

? 所謂四次揮手（Four-Way Wavehand）即終止TCP連接，就是指斷開一個TCP連接時，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個包以確認連接的斷開。在socket編程中，這一過程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來觸發(fā)，整個流程如下圖所示：

? 由于TCP連接時全雙工的，因此，每個方向都必須要單獨進行關(guān)閉，這一原則是當一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，發(fā)送一個FIN來終止這一方向的連接，收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動了，即不會再收到數(shù)據(jù)了，但是在這個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，上圖描述的即是如此。
? （1）第一次揮手：Client發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態(tài)。
? （2）第二次揮手：Server收到FIN后，發(fā)送一個ACK給Client，確認序號為收到序號+1（與SYN相同，一個FIN占用一個序號），Server進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。
? （3）第三次揮手：Server發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送，Server進入LAST_ACK狀態(tài)。
? （4）第四次揮手：Client收到FIN后，Client進入TIME_WAIT狀態(tài)，接著發(fā)送一個ACK給Server，確認序號為收到序號+1，Server進入CLOSED狀態(tài)，完成四次揮手。

SYN攻擊：
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)確認包，并等待Client的確認，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.

特點：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，“報頭”部分一共只有8字節(jié)，總長度不超過65535字節(jié)，正好放進一個IP數(shù)據(jù)包。

特點：UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、無連接的服務(wù)，傳輸效率高（發(fā)送前時延小），一對一、一對多、多對一、多對多、面向報文(數(shù)據(jù)包)，盡最大努力服務(wù)，無擁塞控制。使用UDP的應(yīng)用：域名系統(tǒng) (DNS)；視頻流；IP語音(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、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