一、TCP 协议（传输控制协议）
1. 特性
- 面向连接：通信双方必须经过 "建立连接→数据传输→释放连接" 三个阶段
- 可靠传输机制：
- 无丢失：通过确认应答和超时重传保证
- 无失序：通过序列号机制保证数据按序到达
- 无差错：通过校验和验证数据完整性
- 无重复：通过序列号去重机制实现
2. 连接建立：“三次握手”
- 具体过程：
- 客户端发送 SYN 报文（SYN=1，seq=x），请求建立连接
- 服务器回复 SYN+ACK 报文（SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1），确认请求并同意建立连接
- 客户端发送 ACK 报文（ACK=1，seq=x+1，ack=y+1），确认收到服务器响应，连接正式建立
- 目的：确保双方的发送和接收能力都正常，同步双方的初始序列号
3. 连接终止：“四次挥手”
- 具体过程：
- 客户端发送 FIN 报文（FIN=1，seq=u），请求关闭连接
- 服务器回复 ACK 报文（ACK=1，seq=v，ack=u+1），确认收到关闭请求
- 服务器发送 FIN 报文（FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1），表示准备关闭
- 客户端回复 ACK 报文（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），确认关闭，连接终止
- 特点：服务器通常需要先处理完数据再发送 FIN，因此需要四次交互
4. TCP报文
| 标志位 | 英文全称 | 含义 |
|---|
| URG | Urgent Pointer | 紧急指针有效，指示报文包含紧急数据，应优先处理 |
| ACK | Acknowledgment | 确认标志，为 1 时表示确认号字段有效 |
| PSH | Push | 推送标志，接收方应立即将数据提交给应用层，而非缓存 |
| RST | Reset | 重置连接，用于强制关闭异常连接 |
| SYN | Synchronize | 同步序列号，用于建立连接时同步双方序列号 |
| FIN | Finish | 结束标志，表示发送方已完成数据发送，请求关闭连接 |
5. 滑动窗口机制
- 定义：接收方通过窗口大小字段告知发送方自己的接收缓冲区大小
- 作用：实现流量控制，防止发送方发送速度过快导致接收方缓冲区溢出
- 窗口大小：16 位字段，最大可表示 65535 字节
- 工作原理：发送方可连续发送窗口大小范围内的数据，无需等待每个数据包的确认，大幅提高传输效率
6. 超时重传机制
- 基本原理：发送方为每个数据包设置超时计时器，若超时未收到确认则重传该数据包
- 超时时间：动态调整，通常为估算的往返时间 (RTT) 的 1.5~2 倍
- 快速重传：当收到 3 个重复的 ACK 时，无需等待超时即重传对应数据包
7. 应用场景
- 要求数据完整性的场景：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）
- 重要数据交换：银行交易、账户登录（QQ / 微信登录）
- 大量数据传输：网页内容传输（HTTP 基于 TCP）
二、UDP 协议（用户数据报协议）
1. 核心特性
- 无连接：通信前无需建立连接，发送数据后也无需释放连接，类似现实中的邮件投递
- 不可靠传输：
- 不保证数据送达：无确认机制
- 不保证按序到达：无序列号机制
- 可能出现重复：无去重机制
- 数据报传输：以独立的数据报为单位传输，每个数据报包含完整的源和目的地址
2. 首部结构共 8 字节）
| 字段 | 长度 | 详细说明 |
|---|
| 源端口 | 16 位 | 发送端应用程序的端口号，可选，为 0 时表示不需要回应 |
| 目的端口 | 16 位 | 接收端应用程序的端口号，必须填写 |
| 数据长度 | 16 位 | 整个 UDP 数据报的长度（首部 + 数据），最小值为 8（仅首部） |
| 校验和 | 16 位 | 用于检测 UDP 数据报在传输过程中是否发生错误，覆盖首部和数据部分 |
3. 与 TCP 的对比
| 特性 | TCP | UDP |
|---|
| 连接性 | 面向连接 | 无连接 |
| 可靠性 | 可靠传输 | 不可靠传输 |
| 传输单位 | 字节流 | 数据报 |
| 首部开销 | 20-60 字节 | 固定 8 字节 |
| 速度 | 较慢（因可靠性机制） | 较快（无额外开销） |
| 拥塞控制 | 有 | 无 |
| 适用场景 | 可靠性优先 | 实时性优先 |
4. 应用场景详解
- 实时通信：QQ / 微信即时消息、语音通话、视频会议（允许偶尔丢失，追求实时性）
- 广播 / 组播：
- 广播：如局域网内的 ARP 协议
- 组播：如视频会议中向多个参与者发送数据
- 实时流媒体：IPTV、在线直播（延迟敏感，可容忍少量数据丢失）
- 简单请求响应：DNS 查询（数据量小，对速度要求高）
- 无线网络：在丢包率较高的无线环境中，重传机制效率低，UDP 更适合
三、HTTP 协议（超文本传输协议）
1. 基本特性
- 应用层协议：基于 TCP 协议实现，属于请求 - 响应式协议
- 无状态：服务器不保留客户端的任何信息，每次请求都是独立的
- 面向文本：所有字段均由 ASCII 码构成，便于人类阅读和调试
- 可扩展：通过头部字段支持扩展功能
2. 实现流程
- 建立 TCP 连接：客户端通过三次握手与服务器建立 TCP 连接
- 发送请求报文：客户端向服务器发送 HTTP 请求
- 处理请求：服务器解析请求，处理业务逻辑
- 返回响应报文：服务器将处理结果封装为响应报文返回
- 关闭连接：根据连接模式决定是否关闭 TCP 连接
- 非持久连接：一次请求 - 响应后关闭连接
- 持久连接：多个请求 - 响应复用同一连接（HTTP/1.1 默认）
3. 请求报文结构
请求行（Method Request-URI HTTP-Version CRLF）
请求头部（Header-Name: Header-Value CRLF）
...（多个头部字段）
空行（CRLF）
请求正文（可选）
- 请求行示例：
GET /index.html HTTP/1.1
4. 响应报文结构
状态行（HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF）
响应头部（Header-Name: Header-Value CRLF）
...（多个头部字段）
空行（CRLF）
响应正文（可选）
5. 常用请求方法
| 方法 | 功能描述 | 特点 |
|---|
| GET | 请求获取指定资源 | 参数在 URL 中，长度有限制，不安全 |
| POST | 向指定资源提交数据 | 参数在请求体中，长度无限制，相对安全 |
| HEAD | 类似 GET，但只返回响应头 | 用于获取资源元信息，不传输正文 |
| PUT | 向指定资源上传数据 | 用于创建或替换资源 |
| DELETE | 请求删除指定资源 | 永久删除服务器上的资源 |
| OPTIONS | 询问服务器支持的方法 | 跨域资源共享 (CORS) 中常用 |
6. 状态码完整分类
| 类别 | 范围 | 含义 | 典型状态码 |
|---|
| 信息性 | 100-199 | 请求已接收，继续处理 | 100 Continue（继续发送请求体） |
| 成功 | 200-299 | 请求被成功处理 | 200 OK（成功）、201 Created（创建成功） |
| 重定向 | 300-399 | 需要进一步操作完成请求 | 301 Moved Permanently（永久重定向）、302 Found（临时重定向） |
| 客户端错误 | 400-499 | 请求有错误或无法完成 | 400（语法错误）、401（未授权）、403（禁止访问）、404（资源不存在） |
| 服务器错误 | 500-599 | 服务器未能完成合法请求 | 500（服务器内部错误）、503（服务不可用） |
四、Wireshark 抓包工具
1. 安装与启动
- 安装命令：
sudo apt-get install wireshark - 启动命令：
sudo wireshark（需要 root 权限捕获所有数据包）<在终端进行该软件的启动> - 首次启动：会提示是否允许非 root 用户捕获数据包，可根据需要配置
2. 界面组成
- 捕获接口列表：显示可用的网络接口，如 eth0（以太网）、wlan0（无线）、any（所有接口）
- 过滤栏：用于设置捕获或显示过滤条件
- 数据包列表：显示捕获的数据包摘要信息（编号、时间、源地址、目的地址、协议、长度、信息）
- 数据包详情：显示选中数据包的分层详细信息（物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层）
- 数据包原始数据：以十六进制和 ASCII 码显示数据包的原始字节
3. 常用过滤条件
- 按协议过滤：
tcp：只显示 TCP 数据包udp：只显示 UDP 数据包http：只显示 HTTP 数据包
- 按端口过滤：
tcp.port == 80：显示 TCP 80 端口的数据包udp.port == 53：显示 UDP 53 端口（DNS）的数据包
- 按 IP 地址过滤：
ip.src == 192.168.1.1：显示源 IP 为 192.168.1.1 的数据包ip.dst == 192.168.1.1：显示目的 IP 为 192.168.1.1 的数据包
- 组合过滤：
tcp && ip.src == 192.168.1.100：源 IP 为 192.168.1.100 的 TCP 数据包http || dns：显示 HTTP 或 DNS 数据包
