TCP/IP 知识体系
TCP/IP 知识体系
一、TCP/IP 定义
- 全称：Transmission Control Protocol/Internet Protocol（传输控制协议/网际协议）
- 核心概念：
- 跨网络实现信息传输的协议簇（包含 TCP、IP、FTP、SMTP、UDP 等协议）
- 因 TCP 和 IP 协议最具代表性而得名
二、TCP/IP 核心特点
- 开放性
协议标准完全开放，免费使用，独立于硬件和操作系统。 - 兼容性
适配广域网和互联网，不依赖特定网络硬件。 - 地址唯一性
全网统一分配地址，每台设备/终端拥有唯一标识。 - 服务标准化
高层协议提供多样化可靠服务（如文件传输、邮件收发）。
三、TCP/IP 协议分层架构
| 层级 | 协议 | 核心功能 |
|---|---|---|
| 应用层 | FTP、SMTP、HTTP、DNS、SSH、HTML、GIF | 规范数据格式（如网页/图片），实现端到端应用通信 |
| 传输层 | TCP（可靠传输）、UDP（无确认机制） | 定义端口号，实现端口到端口通信；TCP通过三次握手保证可靠性 |
| 网络层 | IP、ICMP | 定义IP地址，区分子网，路由选择；ARP协议（IP→MAC解析），路由协议（跨子网网关转发） |
| 数据链路层 | ARP、RARP、以太网协议 | MAC地址广播通信：数据帧分组→子网广播→目标MAC匹配→接收/丢弃；物理网卡数据传输 |
| 物理层 | DSL | 比特流通过物理介质（光纤/网线）传输 |
四、TCP 连接管理机制
三次握手（建立连接）
- 客户端发送 SYN 请求报文
- 服务端返回 SYN-ACK 确认报文
- 客户端发送 ACK 最终确认报文
四次挥手（断开连接）
- 主动方发送 FIN 中断请求
- 被动方返回 ACK 确认
- 被动方发送 FIN 中断请求
- 主动方返回 ACK 确认
五、数据封装与解封装流程
封装过程（发送端）
应用层 → 原始数据
传输层 → 添加TCP/UDP头部（含端口）
网络层 → 添加IP头部（含IP地址）
数据链路层 → 添加MAC头部（含物理地址）
物理层 → 转换为比特流传输
解封装过程（接收端）
物理层 → 接收比特流
数据链路层 → 剥离MAC头部 → 校验目标MAC
网络层 → 剥离IP头部 → 校验目标IP
传输层 → 剥离TCP/UDP头部 → 校验端口
应用层 → 获取原始数据
六、安全隐患与应对
1. 链路层攻击
- 风险：数据包被截获分析，导致账户/密码泄露
- 案例：通过监听以太网广播流量获取敏感信息
2. 网络层攻击
- ARP欺骗
- 伪造IP-MAC映射表，劫持通信流量
- 防护：IP+MAC绑定、动态ARP检测（DAI）
- ICMP洪水攻击
- 发送大量ICMP请求包耗尽目标主机CPU资源
- 防护：限制ICMP流量速率
七、关键技术补充
- IP协议作用
- 通过IP地址判断主机是否同属子网
- 不同子网数据需经网关路由转发
- 路由器的核心功能
- 根据信道状态选择最佳路径
- 跨子网数据包中转枢纽
- TCP与UDP差异
- TCP：面向连接、可靠传输（数据完整性优先）
- UDP：无连接、低延迟（实时性优先）
- 以太网帧最小长度
- 64字节（确保冲突检测，数据不足时填充"0"）
- MTU（最大传输单元）
- 1500字节（超过则触发IP分片）
- TTL生存时间
- 初始值通常为64/128，每经过路由器减1，归零时丢弃
- TCP头部结构
- 包含16位源端口、16位目标端口、32位序列号、16位窗口大小等字段
- IP地址分类
○ A类（1.0.0.0~126.255.255.255）
○ B类（128.0.0.0~191.255.255.255）
○ C类（192.0.0.0~223.255.255.255）