计算机网络重要协议汇总及解释笔记

TLS

安全传输层协议（TLS）用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。

该协议由两层组成： TLS 记录协议（TLS Record）和 TLS 握手协议（TLS Handshake）。

 

TLS握手协议

TLS握手协议使双方（服务器和客户端）在应用协议层（如HTTP，SMTP等）传输或接收到数据的第一个字节前，就记录层（TLS记录协议）的安全参数达成一致，鉴别彼此（交换密钥），事例安全参数和向彼此报告错误情况。

安全参数实际上根据对话标识符，证书（X509v3),压缩方式，密码规格（bulk加密算法和MAC算法），主密钥和回复标记产生。RFC2246中定义了TLS握手协议。

 

TLS记录协议

是一种分层协议，这种协议被用来封装几种高层协议（如HTTP，SMTP等）。使用有TLS握手协议产生的安全参数，它首先将上层被传输的数据分片成便于管理的块，然后对数据有选择性地压缩，计算出消息认证码MAC(如MD5或SHA),加密（如NULL，DES，3DES等），最后将结果送出。接收到的数据经过解密，校验，解压缩，重组后被传输到上层客户端。RFC2246中定义了TLS记录协议。

 

TCP/IP五层模型

 

应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层

 

物理层：中继器、集线器、还有我们通常说的双绞线也工作在物理层

数据链路层：网桥（现已很少使用）、以太网交换机（二层交换机）、网卡（其实网卡是一半工作在物理层、一半工作在数据链路层）

网络层：路由器、三层交换机

传输层：四层交换机、也有工作在四层的路由器

 

OSI七层模型

 

OSI中的层功能 TCP/IP协议族

应用层 文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet

表示层 数据格式化，代码转换，数据加密 没有协议

会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议

传输层 提供端对端的接口 TCP，UDP

网络层 为数据包选择路由 IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP

数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU

物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

一，传输层协议

1、TCP

TCP（Transmission Control Protocol），即传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、面向字节流的、全双工的传输层通信协议。

 

tcp头部格式如下图所示:

数据部分加在头部后面

 

1.源端口,16位，发送方的端口号。源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。

2.目的端口，16位，目的端口指明接收方计算机上的应用程序接口。

TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。

3. 32位序列号，sequence number，保证网络传输数据的顺序性。

4. 32位确认号，acknowledgment number，用来确认确实有收到相关封包，内容表示期望收到下一个报文的序列号，用来解决丢包的问题。

5. 头部大小：4位，偏移量：最大值为0x0F，即15,

单位为32位(bit)，单位也就是4个字节，给出头部占32bit的数目。没有任何选项字段的TCP头部长度为20字节；最多可以有60(15*4)字节的TCP头部。

6.   Reserved  4位 ，预留字段，都为0

7.  TCP标志位

（1）CWR：Congestion window reduced，拥塞窗口减少。拥塞窗口减少标志被发送主机设置，用来表明它接收到了设置ECE标志的TCP包。拥塞窗口是被TCP维护的一个内部变量，用来管理发送窗口大小。

（2）ECN-Echo：显式拥塞提醒回应。当一个IP包的ECN域被路由器设置为11时，接收端而非发送端被通知路径上发生了拥塞。ECN使用TCP头部来告知发送端网络正在经历拥塞，并且告知接收端发送段已经受到了接收端发来的拥塞通告，已经降低了发送速率。

（3）URG：为1时，紧急指针（urgent pointer）有效，配合紧急指针使用

（4）ACK：为1时，确认号有效

（5）PSH:  为1时，接收方应该尽快将这个报文段交给应用层

 (6)RST：为1时，释放连接，重连。

 (7)SYN：为1时，发起一个连接。

 (8)FIN：为1时，关闭一个连接。

8. 16位窗口大小：占16bit。此字段用来进行流量控制，主要用于解决流控拥塞的问题。单位为字节数，这个值是本机期望一次接收的字节数。

9. 16位校验值:  占16bit。对整个TCP报文段，即TCP头部和TCP数据进行校验和计算，并由目标端进行验证。

10. 16位紧急指针:占16bit。它是一个偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。

11. 32位Tcp选项:一般包含在三次握手中。

2、UDP

UDP（User Datagram Protocol），即用户数据报协议，是无连接的、不可靠的、面向报文的传输层协议。UDP始终以恒定的速率发送数据，没有拥塞控制；UDP支持一对一、一对多、多对多、多对一通信,而TCP只支持一对一通信；UDP首部开销小，只有8字节，而TCP头部至少由20字节，相比于TCP要高效很多。

1、UDP有两个字段：数据字段和首部字段。

• 首部字段

首部字段很简单，只有8个字节，由4个字段组成，每个字段的长度都是两个字节。

 

1）源端口：源端口号。在需要对方回信时选用。不需要时可用全0。

2）目的端口：目的端口号。这在终点交付报文时必须要使用到。

3）长度： UDP用户数据报的长度，其最小值是8（仅有首部）。

4）校验和：检测UDP用户数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。

 

2、要注意的地方

• UDP首部中校验和的计算方法有些特殊。在计算校验和时，要在UDP用户数据报之前增加12个字节的伪首部。
• 伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅仅是为了计算校验和。
• 与IP数据报的校验和只校验IP数据报的首部不同，UDP的校验和是把首部和数据部分一起都校验。

伪首部：

          

 

TCP/UDP协议

TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。通俗说，它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送；而UDP则不为IP提供可靠性、 流控或差错恢复功能。一般来说，TCP对应的是可靠性要求高的应用，而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。TCP支持的应用协议主要 有：Telnet(远程终端协议)、FTP、SMTP等；UDP支持的应用层协议主要有：NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（主域名称系 统）、TFTP（通用文件传输协议）等.

TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关，这也是TCP/IP的重要特点

二，网络层协议

IP协议

IP（Internet Protocol）协议是TCP/IP协议族的核心组成部分，是目前应用最广的网络互联协议。IP层对应于ISO/OSI七层参考模型中的网络层。通过IP数据包和IP地址屏蔽掉了不同的物理网络（如以太网、令牌环网等）的帧格式、地址格式等各种底层物理网络细节，使得各种物理网络的差异性对上层协议不复存在，从而使网络互联成为可能。IP协议的主要功能有：无连接数据报传送、数据报路由选择和差错控制。

ARP协议

ARP（Address Resolution Protocol）协议，又叫地址解析协议，是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。其中有个ARP攻击的概念，大家可以了解下。ARP攻击主要存在于在局域网中，就是通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞。

三、应用层协议

1、HTTP

 

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）用于从万维网（WWW）服务器传输超文本到本地浏览器，是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）的协议。

2、FTP

 

FTP（File Transfer Protocol），即文件传输协议。FTP协议包含FTP服务器和FTP客户端两部分，其中FTP服务器用来存储文件，用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访问位于FTP服务器上的资源。

3、NFS

 

NFS（NetworkFileSystem），即网络文件系统，是一种用于文件共享的协议，主要用于主机之间进行文件的共享。通过使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。

4、SMTP

 

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol），即简单邮件传输协议，是互联网上传输邮件的事实标准，用于由源地址到目的地址传送邮件并控制信件的中转方式。

5、DNS

 

DNS（DomainNameSystem），即域名系统，是用来将域名解析到IP地址的一种协议（而ARP协议是用来将IP地址转换为MAC地址的协议）。