TCP/IP常用协议
TCP/IP常用协议
TCPIP之网络支撑协议
- ARP
- ICMP
ARP
- ARP
- 无故ARP
- 代理ARP
- RARP
ARP
- ARP（地址解析协议）
- ARP是网络层协议，在同一广播域内，将IP地址解析成MAC地址
- ARP封装与报文格式
硬件类型：1（以太网）
协议类型：0x0800（IP）
硬件地址长度：6（MAC地址长度）
协议地址长度：4（IP地址长度）
操作：
1（ARP请求，二层封装广播，目的MAC为FFFF-FFFF-FFFF）
2（ARP应答，二层封装单播）
- ARP请求
- ARP应答
-
ARP表
ARP表的核心条目是目标设备的IP地址与其对应的物理MAC地址的绑定关系。例如：
192.168.1.1 → 00:1a:2b:3c:4d:5e作用：当设备需发送数据时，通过查询ARP表将目标IP转换为MAC地址，确保数据帧在物理网络中正确传输
-
路由器
-
主机
-
-
ARP的工作流程
无故ARP
- 请求型无故ARP
- 使用广播方式主动发送自己IP地址的ARP
- 请求自己IP地址的MAC地址，用于重复IP地址检测，如果收到了回应，那么就代表当前IP不可用，如果没有收到回应，那么当前IP是可以用的。
- 应答型无故ARP
- 也是广播发送自己的IP地址
- 用于刷新其他主机或设备的ARP表
- 用于刷新交换机的MAC地址表
代理ARP
代理ARP相当于现在的网关，通过代理ARP能实现不同网段的主机之间的通信。
但是这种通信法式其实是一种欺骗，我们都知道MAC地址是和IP地址向映射的，但是这种方式，两个不同网段的主机进行通信，IP地址是对方的，但是MAC地址却是路由器的，但是他们又确确实实能进行通信，所以算是一种ARP欺骗。
-
设备默认情况
- Cisco设备所有三层接口都默认开启了代理ARP。
- 华为/华三设备代理ARP默认关闭
-
工程配置要求
- 所有三层接口都不行关闭代理ARP
RARP
- 知道自己的MAC地址，但不知道自己的IP地址，通过RARP来获取IP地址，早期用于无盘工作站的开机引导，现在已经完全被淘汰了。
- 已经被DHCP取代。
ICMP
- ICMP
- Ping
- TraceRoute
- 目标不可达
- ICMP重定向
- 工程配置要求
ICMP
ICMP工作在网络层，封装IP，协议号1，用于发送错误信息和控制消息。
Ping
- ICMP回显报文
- 分为类型为0，代码为0的ECHO回显应答报文和类型为8，代码为0的ECHO回显请求报文。
ECHO回显请求报文：
ECHO回显应答报文：
- Ping
TraceRoute
- 主机TraceRoute
- 路由TraceRoute
TraceRoute 依赖 TTL机制（Time to Live，生存时间）和 ICMP/UDP协议 实现路径追踪：
- TTL机制
- 探测包初始TTL值设为1，每经过一个路由器，TTL值减1。
- 当TTL降为0时，当前路由器丢弃数据包，并向源主机发送ICMP超时消息（Type 11），其中包含路由器自身的IP地址。
- 逐步探测路径
- 发送TTL=1的探测包 → 获取第一跳路由器信息。
- 发送TTL=2的探测包 → 获取第二跳路由器信息。
- 重复直至到达目标主机或达到最大跳数（默认30跳）
至于为什么这么多超时的，那是因为在公网上，为了安全着想，有很多路由功能的设备是关闭了应答请求功能的。
目标不可达
- 网络不可达
- 主机不可达
- 协议不可达
- 端口不可达
- 协议归属
- 属于ICMP差错报文，类型值固定为
Type=3，通过Code字段细分具体错误原因。 - 封装在IP数据包中（IP头部协议字段值为1），工作于网络层。
- 属于ICMP差错报文，类型值固定为
- 核心功能
- 错误诊断：明确告知源主机数据包丢弃的原因（如目标主机离线、路由缺失等）。
- 网络优化：帮助管理员快速定位故障节点，避免盲目重传
- 目标不可达ICMP信息
ICMP重定向
- ICMP重定向
ICMP重定向（ICMP Redirect）是ICMP协议的一种控制报文（类型值5），其核心功能是优化网络路径选择。当路由器检测到主机使用非最优路由时，会主动向源主机发送此报文，指示其修改路由表，将数据直接发送至更优的下一跳设备。
ICMP重定向（ICMP Redirect）是ICMP协议的一种控制报文（类型值5），其核心功能是优化网络路径选择。当路由器检测到主机使用非最优路由时，会主动向源主机发送此报文，指示其修改路由表，将数据直接发送至更优的下一跳设备。以下是详细解析：
🔍 一、核心原理
-
触发条件
路由器在以下场景会发送ICMP重定向报文：- 入接口与出接口相同：数据包从某个接口进入，又需从同一接口转发。
- 源IP与下一跳同网段：数据包的源IP地址和最优下一跳IP地址属于同一子网。
- 非源路由数据包：数据包未指定强制路径（源路由选项）。
- 路由器拥有目标路由：路由器需知晓更优路径。
-
报文结构
字段 值 作用 Type（类型） 5 标识为ICMP重定向报文 Code（代码） 0-3 细化类型（0：网络重定向；1：主机重定向） Gateway Address（网关地址） IPv4地址 指定更优的下一跳IP地址 Original IP Header（原始IP头） 可变 包含触发重定向的数据包头前64比特
⚙️ 二、工作流程
以典型拓扑为例（主机→默认网关R1→目标网关R2）：
- 主机发送数据：主机将跨网段数据包发送至默认网关R1（如192.168.1.253）。
- 网关检测非最优路径：R1发现目标IP（如
192.168.3.1）与R2（192.168.1.254）直连同一网段。- 满足入/出接口相同且源IP与下一跳同网段条件。
- 发送重定向报文：
- R1转发原始数据包至R2。
- 同时向主机发送ICMP重定向报文，建议新网关为R2（192.168.1.254）。
- 主机更新路由表：
- 支持重定向的主机（如Windows）添加一条主机路由（目标IP→R2的MAC）。
- 后续数据包直连R2，跳过R1。
💡 示例：主机访问
192.168.3.1时，原路径主机→R1→R2优化为主机→R2，减少一跳延迟。
⚖️ 三、优缺点分析
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| ✅ 自动优化路径：减少冗余路由，降低延迟。 | ❌ 安全隐患：攻击者可伪造重定向报文，劫持流量（如中间人攻击）。 |
| ✅ 简化主机配置：主机无需维护复杂路由表。 | ❌ 性能开销：维护大量主机路由可能消耗主机资源。 |
| ❌ 增加网络流量：重定向报文额外占用带宽 |
说白了就是攻击者可以发送一个ICMP重定向报文给你，然后修改你的网关变成攻击者的IP，那么你的上网流量就会从攻击者的电脑经过，安全风险很高。
工程配置要求
- interface FastEthernet1/0
- no ip proxy-arp //关闭代理APP
- no ip directed-broadcast //关闭定向广播
- no ip unreachables //关闭ICMP目标不可达
- no ip redirect //关闭ICMP重定向
TCP/IP应用协议
- 常见TCP应用协议
- 常见UDP应用协议
- DNS
- FTP
- Telnet
- 常用网络命令
常见TCP应用协议
常见UDP应用协议
DNS(域名解析协议)
- 主机名与IP地址映射需求
- IP地址难于记忆
- 能否用便于记忆的名字来映射IP地址
- Hosts文件
- Hosts文件是主机本地文件，记录了主机名和IP地址的对应信息
- DNS域名解析
- DNS系统采用客户机/服务器架构，封装于UDP，服务器端口号53
- 域名
- DNS域名是一种分级结构，每一级域名都由字母和数字组成，不分大小写；根域名用“.”表示，以“.”结尾的域名称为完全合格域名FQDN（Full Qualified Domain Name）
- DNS域名解析过程
-
递归查询
- DNS服务器收到递归查询请求后，负责把最终结果返回给请求方，如果本地查询不到，该DNS服务器将查询其他的DNS服务器，知道查询到结果。
- 一般客户机与本地DNS域名服务器之间采用递归查询方式。
-
迭代查询
- DNS服务器收到迭代查询请求后，如果本地查询不到，将返回一个可能查得到的DNS服务器地址给请求者，由请求者自行查询该DNS服务器，以此类推，请求者最终查到结果。
- 一般本地域名服务器与根域名服务器之间采用迭代查询方式。
-
递归查询——查询请求转发
- 如果本地查询不到，将该请求发给其他DNS服务器继续查询。
- 反向DNS查询
- 根据已知的IP地址查找主机所对应的域名
- DNS域名树中设立了一个in-addr.arpa反向查询域用于反向查询。
🔄 一、DNS解析过程概览（递归 + 迭代）
1. 浏览器缓存查找
- 浏览器会先检查自己是否缓存了该域名对应的IP地址（DNS缓存）。
- ✅ 如果有，直接使用，解析结束。
- ❌ 如果没有，进入下一步。
2. 操作系统缓存查找
- 操作系统维护一个DNS缓存（比如 Windows 中的
ipconfig /displaydns）。 - ✅ 找到就返回IP。
- ❌ 没有则继续。
3. 本地DNS服务器（通常是ISP提供）
- 操作系统将域名请求发送给本地DNS服务器（如你宽带运营商配置的DNS）。
- 这个服务器一般具有递归查询能力，负责替你完成后续的查询。
📡 二、真正的DNS查询（本地DNS服务器开始递归查询）
如果本地DNS服务器自己也没有缓存，会按以下顺序发起迭代查询：
步骤 1：根DNS服务器
- 本地DNS请求根DNS服务器（全球13组，标识如
a.root-servers.net）。 - 根服务器不返回具体IP，但会告诉你：“去找某个顶级域（TLD）服务器”。
- 例如请求
www.example.com，根服务器返回.com的TLD服务器地址。
步骤 2：顶级域名（TLD）服务器
- 本地DNS联系
.com顶级域服务器。 - TLD服务器会告诉你：“去找
example.com的权威DNS服务器”。
步骤 3：权威DNS服务器
- 本地DNS服务器向
example.com的权威DNS服务器请求www.example.com的IP地址。 - 权威DNS返回真正的 IP，比如
93.184.216.34。
步骤 4：返回与缓存
- 本地DNS拿到结果后：
- 返回给操作系统 → 操作系统 → 返回给浏览器。
- 同时会把结果缓存起来（缓存时间由TTL决定）。
🔁 总结流程图
浏览器 → 操作系统 → 本地DNS(递归) →根DNS → TLD服务器 → 权威DNS → 返回IP
✅ 补充说明：
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 📦 DNS缓存 | 浏览器、操作系统、本地DNS服务器都有缓存，优先级高。 |
| ⏳ TTL | 每个DNS记录都有“生存时间”，到期后才重新查询。 |
| 🔄 递归 vs 迭代 | 递归：本地DNS负责一站到底；迭代：逐级跳转由本地DNS完成。 |
| 🛡️ 常见公用DNS | 如 8.8.8.8（Google），1.1.1.1（Cloudflare），114.114.114.114（中国）。 |
FTP
-
FTP协议简介
-
FTP采用客户端/服务器架构，基于TCP，采用双TCP连接方式
-
控制连接使用TCP端口号21
-
数据连接使用TCP端口号20
-
-
FTP有两种文件传输模式
-
ASCII（默认的文件传输模式）
-
本地文件转换成标准的ASCII码再传输
-
适用于传输文本文件
-
-
Binary（二进制流模式，也称为图像文件传输模式）
- 文件按照比特流的方式进行传输
- 使用于传送程序文件
-
-
FTP有两种数据传输方式
- 主动方式
- 被动方式
-
-
FTP双TCP连接方式
-
数据连接
- 用于传输数据，包括上传、下载、文件列表发送等。数据传输结束后数据连接将终止。
-
控制连接
- 用于在FTP客户端和FTP服务器之间传输FTP控制命令及命令执行信息。控制连接在整个FTP会话期间一直保持打开。
-
-
FTP主动数据传输方式
- 主动方式也称为PORT方式
- FTP客户端通过向FTP服务器发送PORT命令，告诉服务器该客户端用于传输数据的临时端口号
- 当需要传送数据时，服务器通过TCP端口号20与客户端的临时端口建立数据传输通道，完成数据传输
- 在建立数据连接的过程中，由服务器主动发起连接，因此被称为主动方式。
- 主动方式也称为PORT方式
-
FTP——主动方式建立连接
-
FTP被动数据传输方式
- 被动方式也称为PASV方式
- FTP客户端通过向FTP服务器发送PASV命令，告诉服务器进入被动方式。服务器选择临时端口号并告知客户端
- 当需要传输数据时，客户端主动与服务器的临时端口号建立数据传输通道，完成数据传输
- 在整个过程中，由于服务器总是被动接收客户端的数据连接，因此被称为被动方式。
- 被动方式也称为PASV方式
-
FTP——被动方式建立连接过程
主动还是被动是基于服务器端来讲的。
这两种方式和和防火墙的关系：
✅ 一、基础前提（非常关键）
- FTP用两个TCP连接：
- 控制连接（固定端口21）：用于登录、发命令。
- 数据连接（文件传输）：用于传文件（端口是动态的）。
📡 二、主动模式（Active / PORT）
👇 建立流程：
- 客户端发起控制连接，连到服务端 21 端口（固定）；
- 客户端告诉服务端：“我开了一个端口，比如 1025，你来连接我”；
- 服务端通过它的20端口连接回客户端的1025端口（数据连接）。
🔥 安全问题（客户端的角度）：
- 客户端需要监听一个临时端口，允许服务端从外部“入站连接”它；
- 但是：
- 客户端的防火墙通常禁止这种入站连接；
- 如果客户端在 NAT（如路由器后面），这个入站连接无法穿透NAT；
- 所以：主动模式在客户端有防火墙或NAT时，经常失败。
🌐 三、被动模式（Passive / PASV）
👇 建立流程：
- 客户端发起控制连接（到服务端21端口）；
- 客户端告诉服务端：“我处在防火墙或NAT后，请你告诉我你开放了哪个端口”；
- 服务端打开一个随机端口（比如 50000），告诉客户端这个端口号；
- 客户端主动连接服务端这个端口，建立数据连接。
✅ 优点（客户端主动）：
- 客户端主动发起所有连接，符合防火墙/NAT的出站规则；
- 不需要客户端暴露任何端口；
- 所以被动模式更兼容现代网络环境。
🔁 四、防火墙 & NAT 的优先级影响
| 项目 | 主动模式（PORT） | 被动模式（PASV） |
|---|---|---|
| 客户端发起连接 | ✅ 控制连接是客户端主动 | ✅ 控制+数据连接都是客户端主动 |
| 服务端发起连接 | ❌ 服务端要连客户端的数据端口 | ✅ 无需服务端发起连接 |
| 客户端 NAT 影响 | ❌ 服务端连接不了内网客户端 | ✅ 客户端主动出站，不影响 |
| 客户端防火墙影响 | ❌ 默认拒绝外部入站连接 | ✅ 出站连接默认允许 |
| 服务端防火墙影响 | ✅ 开放20/21即可 | ❌ 必须开放高位端口范围（比如50000-51000） |
🔑 五、你要记住的核心优先级（结论）
▶ 对客户端防火墙友好的优先级：
被动模式 > 主动模式
▶ 对服务端配置简单性的优先级：
主动模式 > 被动模式（因为被动要开很多高位端口）
🧠 举个实际例子理解
假设你在校园网或咖啡店：
- 你是客户端，你的电脑后面有NAT路由器 + 防火墙；
- 你不能让服务端连回你的电脑开的小端口（被NAT/防火墙挡住）；
- 所以：你必须用被动模式，你连接服务端指定的端口（出站连接没问题）。
💡 总结一句话理解
主动模式让服务器“打电话”回客户端 —— 防火墙/NAT 可能不让你接这个电话。
被动模式让客户端“全程打电话” —— 防火墙和NAT都说“可以出门”。
Telnet
- Telnet
- Telnet基于客户端/服务器模式，服务器端口号23
- Telnet需要定义了一个通用终端数据标准-NVT（Net Virtual Terminal，网络虚拟终端）结构。
- Telnet具有简单的安全措施，登录时要求进行用户认证
- Telnet工作过程
- Telnet客户端
- 与远程服务器建立TCP连接
- 接收从键盘上输入的字符
- 把输入的字符变成NVT标准格式并发送给远程服务器
- 从远程服务器接收输出信息，并把这些信息显示在屏幕上
- Telnet服务器
- 接受客户端的TCP连接
- 对客户端进行用户认证
- 等待客户端输入命令
- 执行客户端输入的命令
- 把执行结果送回给客户端
- Telnet客户端
SMTP与POP3
- SMTP
- Simple Mail Transfer Protocol-简单邮件传输协议
- 用于发送和接收邮件
- 端口号25
- POP3
- Post Office Protocol v3-邮局协议版本3
- 用于客户端接收邮件
- 端口号110
Windows常用网络命令
