📚 TCP/IP 协议族详细知识点清单
一、概述与体系结构
🌐 TCP/IP 协议模型（四层模型）
| 层次 | 协议 | 功能 |
|---|
| 应用层 | HTTP、FTP、DNS、SMTP | 提供应用服务 |
| 传输层 | TCP、UDP | 端到端传输，可靠或不可靠 |
| 网络层 | IP、ICMP、ARP、RARP | 寻址、路由、错误控制 |
| 数据链路层 | Ethernet、PPP、HDLC | 物理寻址、介质访问、帧传输 |
二、应用层（Application Layer）
常用协议
| 协议 | 功能 | 端口 |
|---|
| HTTP | 网页传输 | 80 |
| HTTPS | 安全网页传输 | 443 |
| FTP | 文件传输 | 21 |
| DNS | 域名解析 | 53 |
| SMTP | 邮件发送 | 25 |
| POP3 | 邮件接收 | 110 |
| DHCP | 动态主机配置 | 67/68 |
| TELNET | 远程登录 | 23 |
| SNMP | 网络管理 | 161 |
🔸 HTTP 特点：无状态、基于请求响应。
🔸 DNS 记录类型：A、CNAME、MX、PTR、AAAA。
三、传输层（Transport Layer）
1. TCP（传输控制协议）
🔹 连接导向，可靠传输
🔹 特性
- 面向连接：三次握手建立，四次挥手释放。
- 可靠传输：
- 序号（Seq）、确认号（Ack）
- 滑动窗口（流量控制）
- 超时重传
- 流量控制：滑动窗口（Window）
- 拥塞控制：
- 慢启动（Slow Start）
- 拥塞避免（Congestion Avoidance）
- 快重传（Fast Retransmit）
- 快恢复（Fast Recovery）
🔹 头部结构
| 字段 | 说明 |
|---|
| 源端口/目的端口 | 应用层识别 |
| 序号 | 数据字节流编号 |
| 确认号 | 确认接收数据 |
| 标志位 | SYN、ACK、FIN、RST等 |
| 窗口大小 | 接收缓冲区大小 |
| 校验和 | 错误检测 |
🔹 三次握手
- SYN：客户端发送SYN，发起连接。
- SYN-ACK：服务器回应SYN + ACK。
- ACK：客户端确认。
🔹 四次挥手
- 客户端发送FIN。
- 服务器回复ACK。
- 服务器发送FIN。
- 客户端回复ACK。
2. UDP（用户数据报协议）
- 无连接、不可靠、面向报文
- 没有拥塞控制、流量控制，传输效率高
- 应用场景：DNS、视频、语音、TFTP
四、网络层（Network Layer）
1. IP 协议
- 无连接、不可靠的数据包传输
- IP地址+子网掩码实现寻址与分段
- 路由与转发
🔹 IP地址分类
| 类别 | 范围 | 特点 |
|---|
| A | 1.0.0.0 - 126.0.0.0 | 大型网络 |
| B | 128.0.0.0 - 191.255.0.0 | 中型网络 |
| C | 192.0.0.0 - 223.255.255.0 | 小型网络 |
| D | 224.0.0.0 - 239.255.255.255 | 组播 |
| E | 240.0.0.0 - 255.255.255.255 | 保留实验 |
🔹 私有地址
- A类：10.0.0.0/8
- B类：172.16.0.0/12
- C类：192.168.0.0/16
🔹 分片与重组
- 超过MTU会被分片（需要DF位）
- 分片字段：
- 标识（ID）
- 分段偏移（Fragment Offset）
- MF（More Fragments）
2. ICMP（Internet Control Message Protocol）
🔹 常见消息类型
🟢 ping 使用 ICMP 回显请求和应答
🟢 traceroute 使用 ICMP 超时消息
3. ARP/RARP
ARP（地址解析协议）
- 通过 IP 地址解析 MAC 地址
- 广播请求，单播应答
RARP（逆地址解析协议）
- 通过 MAC 地址解析 IP 地址（已被DHCP取代）
五、数据链路层（Data Link Layer）
1. 以太网协议（Ethernet）
- MAC地址，48位，唯一硬件地址
- 帧结构：
- 前导码、目的MAC、源MAC、类型、数据、CRC校验
🔹 交换机工作原理
- 学习MAC地址、转发/过滤、泛洪
- 生成树协议（STP）：防环路
2. PPP协议
- 点对点协议，支持多种链路和网络协议
- 支持认证（PAP/CHAP）
六、IPV6
- 地址长度：128位
- 无广播，改为组播
- 必须支持IPSec
- 自动配置（无状态地址自动配置SLAAC）
七、重要机制和概念
📌 NAT（网络地址转换）
📌 DNS解析流程
- 递归和迭代查询
- 正向（域名->IP）与反向解析（IP->域名）
📌 DHCP
- 分配IP地址、网关、DNS等信息
- 四步流程：
- Discover
- Offer
- Request
- Ack
八、TCP/IP 性能优化要点
- TCP窗口调整
- Nagle算法（小数据优化）与延迟ACK（可能引起延迟）
- TIME_WAIT状态优化
- SYN Cookie防止SYN Flood攻击
- QoS策略，服务质量保障
🔧 抓包与调试工具
| 工具 | 功能 |
|---|
| tcpdump | 命令行抓包 |
| Wireshark | 图形化抓包分析 |
| traceroute | 路由路径测试 |
| ping | 通信连通性测试 |
