tcp/ip学习

类别	最大网络数	IP地址范围	最大主机数	私有IP地址范围
A	126（2^7-2)	0.0.0.0-127.255.255.255	16777214	10.0.0.0-10.255.255.255
B	16384(2^14)	128.0.0.0-191.255.255.255	65534	172.16.0.0-172.31.255.255
C	2097152(2^21)	192.0.0.0-223.255.255.255	254	192.168.0.0-192.168.255.255

socket：应用编程接口

网络接口层

互联网络层

ip协议

IP数据包详解

    1、0100 = Version : 4（表示使用的 IPv4协议），对等层之间要使用同一种IP协议（IPv4协议）；

    2、0101 = Header Length : 20Bytes(5) 首部长度占4 bit ，可表示的最大数值为15个单位（1111），一个单位一个字节，最大为60字节；

    3、服务类型-----占8 bit ，（Differentiated Services  Field）字段来区分服务，Delay = 1 延迟小，Throughput = 1吞吐量大，Reliability = 1 质量比较高，Cost = 1 最小代价！同一时刻只有一位是1；

    4、Total Length 总长度占 16 bit：2^16 - 1 = 65535 字节，值首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为65535字节（MTU最大传送单元）；

    5、标识（identification）占16 bit，它是一个计数器，用来产生数据包的标识；

    6、标志（flag）:数据包在传输的过程中，标志字段MF（More Fregment），MF = 1表示后面还有分片，MF = 0 表示最后一个分片；

    7、片偏移：每个数据片不同时传输，标志着谋片在原分组中的相对偏移位置，以8字节为偏移单位；

注意：发送数据报过大，就要对其数据报分片处理，每一个分片都会含有一个标识（IP地址 + 标识），到达目的地要对其所有的分片进行重新组装；

重点：片偏移计算过程；首部分大体内容是一样，因为都属于同一个数据报文！

    8、生存时间（Time To Live）占用 8bit ，使用“跳数“作为TTL的单位。数据报每经历一个路由器时对应的TTL值就会减 1 ；防止数据报发送在路由器中出现环路，因为数据报在传送的过程中要占用一定的带宽（TTL值为零自动丢弃）；

    9、协议（8bit）字段指出此数据报所携带上层数据使用的TCP协议还是UDP协议，以便对等层接收到数据报交给上层相应的协议（TCP或者UDP协议）进行处理；

    10、首部检验和（Header  checksum   16bit）字段只校验数据报的首部，不包含数据部分；看IP数据报头部是否被破坏、被篡改和丢失等；

    11、源地址：数据向外发送，发送机器本身的IP地址，也成为逻辑地址；

IP协议头当中，最重要的就是TTL（IP允许通过的最大网段数量）字段（八位），规定该数据包能穿过几个路由之后才会被抛弃。

ip路由选择

静态路由选择

静态路由选择

     1、配置接口以默认方式生成路由表项，或者使用route add手动添加表项

     2、ICMP报文（ICMP重定向报文）更新表项

     3、动态路由选择（只使用在路由之间）

arp协议工作原理（地址解析协议，将ip地址转换成Mac地址）

ICMP协议（网络控制文协议）

    将IP数据包不能传送的错误信息传送给主机
查询报文
    1、ping查询：主机是否可达，通过计算间隔时间和传送多少个包的数量
    2、子网掩码
    3、时间戳：获得当前时间
差错报文
不产生的情况：
    1、ICMP差错报文不产生差错报文

    2、源地址为零地址、环目地址、广播地址、多播地址

RIP（路由信息协议）

分布式的基于距离向量（路由器到每一个目的网络的距离记录）的路由选择协议
router承担的工作：
    1、给每一个已知路由器发送RIP请求报文，要求给出完整的路由表
    2、如果接受请求，就将自己的路由表交给请求者；如果没有，就处理IP请求表项（自己部分+跳数/没有的部分+16）
    3、接受回应，更新路由表

    4、定期更新路由表（一般为30s，只能说太频繁~）

OSPF（开放最短路径优先协议）

分布式链路状态（和这两个路由器都有接口的网络）协议
    1、当链路状态发生变化时，采用可靠的洪泛法，向所有的路由器发送信息（相邻的所有路由器的链路状态）

    2、最终会建立一个全网的拓扑结构图

传输层

提供应用程序的通信，其功能包括：
    1、格式化信息流
    2、提供可靠传输；为了实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送，即耳熟能详的“三次握手”过程，从而提供可靠的数据传输
    3、传输层协议主要包括： 传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP)

TCP/IP的三次握手，四次分手

首先我们先来了解TCP报文段

上图中有几个字段需要重点介绍下：
  （1）序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
  （2）确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
  （3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
      （A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
      （B）ACK：确认序号有效。
      （C）PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
      （D）RST：重置连接。
      （E）SYN：发起一个新连接。
      （F）FIN：释放一个连接。

三次握手的过程（客户端我们用A表示，服务器端用B表示）

前提：A主动打开，B被动打开

    1、在建立连接之前，B先创建TCB（传输控制块），准备接受客户进程的连接请求，处于LISTEN（监听）状态
    2、A首先创建TCB，然后向B发出连接请求，SYN置1，同时选择初始序号seq=x，进入SYN-SEND（同步已发送）状态
    3、B收到连接请求后向A发送确认，SYN置1，ACK置1，同时产生一个确认序号ack=x+1。同时随机选择初始序号seq=y，进入SYN-RCVD（同步收到）状态

    4、A收到确认连接请求后，ACK置1，确认号ack=y+1，seq=x+1，进入到ESTABLISHED（已建立连接）状态。向B发出确认连接，最后B也进入到ESTABLISHED（已建立连接）状态。

简单来说，就是
    1、建立连接时，客户端发送SYN包（SYN=i）到服务器，并进入到SYN-SEND状态，等待服务器确认
    2、服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN（ack=i+1）,同时自己也发送一个SYN包（SYN=k）,即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN-RECV状态

    3、客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认报ACK（ack=k+1）,此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

在此穿插一个知识点就是SYN攻击，那么什么是SYN攻击？发生的条件是什么？怎么避免？
        在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是 Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址 是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将抢时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网 络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：

  #netstat -nap | grep SYN_RECV

四次分手的过程（客户端用A表示，服务器端用B表示）

由于TCP连接时是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的链接。收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动，既不会在收到数据，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，知道这一方向也发送了FIN，首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

前提：A主动关闭，B被动关闭

有人可能会问，为什么连接的时候是三次握手，而断开连接的时候需要四次挥手？
        这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN 报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再 发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。
    1、A发送一个FIN，用来关闭A到B的数据传送，A进入FIN_WAIT_1状态。
    2、B收到FIN后，发送一个ACK给A，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），B进入CLOSE_WAIT状态。
    3、B发送一个FIN，用来关闭B到A的数据传送，B进入LAST_ACK状态。
    4、A收到FIN后，A进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给B，确认序号为收到序号+1，B进入CLOSED状态，完成四次分手。

简单来说就是
    1、客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送（报文段4）。
    2、服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1（报文段5）。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
    3、服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A（报文段6）。

    4、客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1（报文段7）。

    A在进入到TIME-WAIT状态后，并不会马上释放TCP，必须经过时间等待计时器设置的时间2MSL（最长报文段寿命），A才进入到CLOSED状态。为什么？
    1、为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B
    2、防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中


OK~是不是很难懂的感觉？那我们来说的“人性化点的”吧
三次握手流程
    1、客户端发个请求“开门呐，我要进来”给服务器
    2、服务器发个“进来吧，我去给你开门”给客户端
    3、客户端有很客气的发个“谢谢，我要进来了”给服务器
四次挥手流程
    1、客户端发个“时间不早了，我要走了”给服务器，等服务器起身送他
    2、服务器听到了，发个“我知道了，那我送你出门吧”给客户端，等客户端走
    3、服务器把门关上后，发个“我关门了”给客户端，然后等客户端走（尼玛~矫情啊）
    4、客户端发个“我知道了，我走了”，之后自己就走了

应用层

    向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录telnet是使用telnet协议提供在网络其它主机上注册的接口。telnet会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问ftp使用ftp协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能