TCP/IP協議
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協議/網際協議）是指能夠在多個不同網絡間實現信息傳輸的協議簇。
TCP/IP協議不僅僅指的是TCP 和IP兩個協議，而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協議構成的協議簇， 只是因為在TCP/IP協議中TCP協議和IP協議最具代表性，所以被稱為TCP/IP協議。
TCP/IP傳輸協議是嚴格來說是一個四層的體系結構，應用層、傳輸層、網絡層和數據鏈路層都包含其中。
OSI參考模型與TCP/IP四層模型對比
一、應用層協議
該層存在的協議：HTTP,DNS,FTP,Telnet,SMTP,RIP,NFS
HTTP協議：（后面專門用一篇文章詳解HTTP和HTTPS）
HTTP (HyperText Transfer Protocol 超文本傳輸協議) 基於 TCP，使用端口號 80 或 8080。
每當你在瀏覽器里輸入一個網址或點擊一個鏈接時，瀏覽器就通過 HTTP 協議將網頁信息從服務器提取再顯示出來，這是現在使用頻率最大的應用層協議。
這個原理很簡單：
-
點擊一個鏈接后，瀏覽器向服務器發起 TCP 連接；
-
連接建立后瀏覽器發送 HTTP 請求報文，然后服務器回復響應報文；
-
瀏覽器將收到的響應報文內容顯示在網頁上；
-
報文收發結束，關閉 TCP 連接。
HTTP 報文會被傳輸層封裝為 TCP 報文段，然后再被 IP 層封裝為 IP 數據報。HTTP 報文的結構：
可見報文分為 3 部分：
-
(1)開始行：用於區分是請求報文還是響應報文，請求報文中開始行叫做請求行，而響應報文中，開始行叫做狀態行。在開始行的三個字段之間都用空格分開，結尾處 CRLF 表示回車和換行。
-
(2)首部行：用於說明瀏覽器、服務器或報文主體的一些信息。
-
(3)實體主體：請求報文中通常不用實體主體。
請求報文的方法字段是對所請求對象進行的操作，而響應報文的狀態碼是一個 3 位數字，分為 5 類 33 種：
-
1xx 表示通知信息，如收到或正在處理。
-
2xx 表示成功接收。
-
3xx 表示重定向。
-
4xx 表示客戶的差錯，如 404 表示網頁未找到。
-
5xx表示服務器的差錯，如常見的 502 Bad Gateway。
DNS協議:
DNS協議基於UDP，使用端口53，由數字組成的IP地址很難記憶，所以我們上網使用網站IP地址的別名--域名，實際使用中，域名與IP地址是對應的，
這種對應關系保存在DNS服務器中，在瀏覽器輸入一個域名后，會有DNS服務器將域名解析為對應的IP地址。
DNS 服務器是個分層次的系統：
-
(1)根 DNS 服務器 ：全世界共有 13 台根域名服務器，編號 A 到 M，其中大部分位於美國。
-
(2)頂級(TLD)DNS 服務器 ：負責如 com 、org 、edu 等頂級域名和所有國家的頂級域名(如 cn 、uk 、jp )。
-
(3)權威 DNS 服務器 ：大型組織、大學、企業的域名解析服務。
-
(4)本地 DNS 服務器 ：通常與我們主機最近的 DNS 服務器。
而域名解析的過程，有迭代查詢和遞歸查詢兩種方式：迭代查詢和遞歸查詢
主機向 DNS 服務器發出的查詢叫做DNS 報文，大致結構：
DNS 緩存和 hosts 文件
剛才 DNS 解析查詢過程的圖中，共發出了 8 份 DNS 報文，這是非常消耗時間的，所以實際應用上使用 DNS 緩存 ：當一個 DNS 服務器接收到一個 DNS 回答后，
會將其信息緩存一段時間，當再有一個對相同域名的查詢時，便可直接回復。
通過 DNS 緩存，其實很多查詢都只需要本地 DNS 服務器便可完成。
有“FQ”愛好的同學應該知道 hosts 文件，其實 hosts 文件可以看作是一個小型的 DNS 服務器。
使用命令打開 hosts 文件：
sudo gedit /etc/hosts 查看文件內容，可以發現里面全是類似下圖中的 IP 和域名對應記錄：
在實際上網過程中，域名解析的的優先順序是：先在 DNS 緩存查詢，若沒有找到記錄，再查詢 hosts 文件，若還是沒找到記錄，再向 DNS 服務器發出 DNS 查詢報文。
FTP協議：
FTP (File Transfer Protocol 文件傳輸協議) 基於 TCP，使用端口號 20(數據)和 21(控制)。
它的主要功能是減少或消除在不同操作系統下處理文件的不兼容性，以達到便捷高效的文件傳輸效果。
-
FTP 只提供文件傳輸的基本服務，它采用 客戶端—服務器 的方式，一個 FTP 服務器可同時為多個客戶端提供服務。
-
在進行文件傳輸時，FTP 的客戶端和服務器之間會建立兩個 TCP 連接：21 號端口建立控制連接，20 號端口建立數據連接。
-
FTP 的傳輸有兩種方式：ASCII 傳輸模式和二進制數據傳輸模式。
二、傳輸層協議
該層的協議主要是：傳輸控制協議(TCP)和用戶數據包協議(UDP)
TCP是一個可靠的面向連接的協議。
UDP是不可靠的或非連接的協議。
16位的源端口號：標示該進程自己
16位目的端口號：標示我要向哪個進程發送數據
32位的序列號/32位確認序列號：為了滿足全雙工的安全機制而存在的，它有以下四個功能：
a.保證基本的可靠性
b.是數據可以按序到達
c.支持超時重傳
d.高效
4位的首部長度：表示該TCP頭部有多少個32位bit，即就是有多少個4字節，TCP頭部最大長度15*4=60；
6位的保留位：以備不時之需
6位的標志位：這個就需要詳細來說說，因為這個是TCP協議段中最不好記憶的地方
URG:緊急指針標志位，緊急指針是否有效
ACK:確認號標志位，確認號是否有效，一般只有第一個報文才會無效，在正常通信期間，其必須有效。
PSH:推送標志位，催促接收端把接收緩沖區的數據趕緊處理了
RST:重置標志位,請求重新建立連接
SYN:同步標志位，請求建立連接
FIN:結束標志位，通知對方，我要斷開連接了
16位的窗口大小：標示我還能接收多少數據，里面填寫的也就是我的接收緩沖區的大小
16位的檢驗和:由發送端填充，CRC校驗，若接收端校驗不通過就說明數據有問題，此處校驗和包括TCP整體（TCP首部和數據）
16位的緊急指針:標示那部分的數據是緊急數據，需要優先處理
40位的選項：這個就有點多了，在這里就不做闡述。
UDP協議段格式
16位UDP長度，表示整個數據報（UDP首部+UDP數據）的最大長度
即：一個UDP能傳輸的數據最大長度是64K
如果我們要傳輸的數據大於64K，那么我們需要在應用層手動分包，多次發送，並在接收端手動拼裝
UDP沒有發送緩沖區，應用層發送數據，由內核傳給網絡層協議進行后續額傳輸動作。
UDP有接受緩存區，但是接受緩存區不能保證和發送的的數據順序一致，如果接受區緩存滿了，再到達的UDP數據被丟棄
不可靠
無連接
面向數據報
TCP的三次握手和四次揮手，簡單描述，具體見另一篇文章詳細講。
三、網絡層協議
網絡層的功能：負責相鄰計算機之間的通信。其功能包括三方面：
一、處理來自傳輸層的分組發送請求，收到請求后，將分組裝入IP數據報，填充報頭，選擇去往信宿機的路徑，然后將數據報發往適當的網絡接口。
二、處理輸入數據報：首先檢查其合法性,然后進行尋徑——假如該數據報已到達信宿機，則去掉報頭，將剩下部分交給適當的傳輸協議；假如該數據報尚未到達信宿，則轉發該數據報。
三、處理路徑、流控、擁塞等問題。
網絡層包括：IP（Internet protocol）協議、ICMP（Internet Control Message Protocol）控制報文協議、ARP（Address resolution protocol）地址轉換協議、RARP（Reverse arp）反向地址轉換協議。
IP是網絡層的核心，通過路由選擇將下一跳IP封裝后交給接口層。IP數據報是無連接服務。
ICMP是網絡層的補充，可以回送報文。用來檢測網絡是否通暢。Ping命令就是發送ICMP的echo包，通過回送的echo relay進行網絡測試。
ARP是正向地址解析協議，通過已知的IP，尋找對應主機的MAC地址。
RARP是反向地址解析協議，通過MAC地址確定IP地址。比如無盤工作站和DHCP服務。
ARP協議為IP協議提供服務，IP協議為ICMP協議提供服務，ICMP協議為IGMP協議提供服務。
ARP協議：將IP地址通過廣播，目標Mac地址是FF-FF-FF…解析目標IP地址的Mac地址。（局域網中）通過arp -a可以查看Mac地址。
網絡執法官軟件通過動態更改主機Mac地址，實現arp欺騙，使兩台主機不能通訊
arp -s ip地址 Mac地址 靜態綁定Mac地址，可以阻止arp欺騙，點本地連接，支
持，修復，可以清除靜態Mac地址。
四、物理鏈路層協議