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网络协议是互联网的基石，理解它们的工作原理对于网络设计、故障排查和性能优化至关重要。随着技术的发展，新的协议不断涌现，但基本原理相通，掌握核心协议是进一步学习的基础。
网络协议是计算机网络中实现通信必须遵循的规则、标准或约定。它们构成了互联网的"语法"和"语义"，确保不同设备、系统和应用程序能够相互理解和通信。
功能: 负责将数据包从源主机路由到目标主机 版本:
关键字段:
版本(4位) | 首部长度(4位) | 服务类型(8位) | 总长度(16位)
标识(16位) | 标志(3位) | 片偏移(13位)
生存时间(8位) | 协议(8位) | 首部校验和(16位)
源IP地址(32/128位)
目标IP地址(32/128位)
选项(可变) | 填充
数据...用途: 传递错误和控制消息 常见类型:
示例命令:
# ping命令使用ICMP
ping google.com
# traceroute使用ICMP
traceroute google.com作用: 将IP地址解析为MAC地址 工作流程:
ARP表查看:
arp -a # Windows/Linux查看ARP缓存特点: 可靠、面向连接、字节流传输
三次握手建立连接:
客户端 服务器
SYN ──────────────>
<────────────── SYN+ACK
ACK ──────────────>四次挥手断开连接:
客户端 服务器
FIN ──────────────>
<────────────── ACK
<────────────── FIN
ACK ──────────────>TCP头部结构:
源端口(16位) | 目标端口(16位)
序列号(32位)
确认号(32位)
数据偏移(4位)|保留(6位)|控制位(6位)|窗口大小(16位)
校验和(16位) | 紧急指针(16位)
选项(可变) | 填充
数据...控制位说明:
特点: 无连接、不可靠、报文传输、速度快
UDP头部结构:
源端口(16位) | 目标端口(16位)
长度(16位) | 校验和(16位)
数据...TCP vs UDP对比:
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接性 | 面向连接 | 无连接 |
| 可靠性 | 可靠传输 | 尽力而为 |
| 流量控制 | 有滑动窗口 | 无 |
| 拥塞控制 | 有（慢启动等） | 无 |
| 数据顺序 | 保证顺序 | 不保证 |
| 头部大小 | 20-60字节 | 8字节 |
| 传输速度 | 较慢 | 很快 |
| 适用场景 | 文件传输、网页、邮件 | 视频流、游戏、DNS |
HTTP方法:
GET - 获取资源
POST - 提交数据
PUT - 更新资源
DELETE - 删除资源
HEAD - 获取头部信息HTTP状态码:
1xx - 信息性状态码
2xx - 成功（200 OK）
3xx - 重定向（301 永久重定向）
4xx - 客户端错误（404 未找到）
5xx - 服务器错误（500 内部错误）HTTPS: HTTP + TLS/SSL加密
# 查看证书信息
openssl s_client -connect google.com:443记录类型:
DNS查询过程:
本地DNS缓存 → 递归DNS服务器 → 根DNS服务器
→ 顶级域服务器 → 权威DNS服务器工具:
# DNS查询
nslookup google.com
dig google.com分配IP的四个步骤:
租期管理:
| 协议 | 端口 | 用途 | 特点 |
|---|---|---|---|
| SMTP | 25 | 发送邮件 | 明文传输，使用HELO/EHLO命令 |
| POP3 | 110 | 接收邮件 | 下载到本地后删除服务器副本 |
| IMAP | 143 | 接收邮件 | 服务器同步，多设备支持好 |
FTP模式:
SSH功能:
# 远程登录
ssh user@hostname
# 文件传输
scp file.txt user@hostname:/path
# 端口转发
ssh -L 8080:localhost:80 user@hostname1. Client Hello
2. Server Hello + Certificate
3. Client验证证书
4. 生成会话密钥
5. 加密通信开始| 协议 | 类型 | 特点 |
|---|---|---|
| RIP | 距离向量 | 跳数限制15，每30秒广播 |
| OSPF | 链路状态 | 分层设计，快速收敛 |
| EIGRP | 混合 | Cisco专有，结合两者优点 |
802.11b (1999) - 2.4GHz, 11Mbps
802.11a (1999) - 5GHz, 54Mbps
802.11g (2003) - 2.4GHz, 54Mbps
802.11n (2009) - MIMO, 600Mbps
802.11ac (2014) - 5GHz, 6.9Gbps
802.11ax (Wi-Fi 6) - OFDMA, 9.6Gbps1. DNS查询: 浏览器缓存 → hosts文件 → DNS服务器
2. TCP连接: 与服务器443端口三次握手
3. TLS握手: 建立安全连接
4. HTTP请求: GET /index.html
5. 接收响应: 状态码 + HTML内容
6. 解析渲染: 下载CSS/JS/图片并显示
7. 连接关闭: 四次挥手# 查看网络配置
ipconfig / ifconfig / ip addr
# 路由追踪
tracert / traceroute
# 网络连接查看
netstat -an
ss -tulnp # Linux
# 抓包分析
tcpdump -i eth0 port 80# 过滤HTTP请求
http.request.method == GET
# 过滤特定IP
ip.src == 192.168.1.1
# 过滤端口
tcp.port == 443
# 显示TCP流
tcp.stream eq 0| 应用场景 | 推荐协议 | 原因 |
|---|---|---|
| 网页浏览 | HTTP/HTTPS + TCP | 需要可靠传输 |
| 视频流媒体 | RTMP/HTTP-FLV + TCP 或 RTP + UDP | 实时性要求不同 |
| 在线游戏 | 自定义协议 + UDP | 低延迟优先 |
| 文件传输 | FTP/SFTP + TCP | 可靠性重要 |
| 邮件发送 | SMTP + TCP | 可靠投递 |
| 域名解析 | DNS + UDP | 快速查询 |
| 远程管理 | SSH + TCP | 安全可靠 |
| 语音通话 | SIP/RTP + UDP | 实时性关键 |
文档版本: 1.0 | 最后更新: 2024年12月 | 作者: 网络技术文档 注：实际部署时请参考最新的RFC标准和厂商文档
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