网络中的各种协议总结学习

• 以太网帧结构
• IP报文格式
• ARP协议
• ICMP协议
• UDP用户数据包协议
• • DNS
• TCP协议
• FTP协议
• HTTP协议
• SMTP协议
• POP协议
• SSH协议

以太网帧结构

注：

• 当LLC-PDU中携带的是数据的时候，那么左侧的2字节表示的就是长度；当然，以太帧可以携带其他协议，当LLC-PDU中是协议的时候，2字节就代表了类型。
• CRC为校验码。
• 以太网帧最小为64字节，数据区取左侧46字节；最长为1518字节。

接下来详细介绍一下以太网帧的2字节类型字段
因为后面的数据区，是46–1500字节，所以如果2字节的长度/类型字段大于5DC（1500），那么这个域表示的是类型。（如：0800表示IP协议，0806表示ARP协议）
这个1500字节，也就是我们以后会提到的以太网的MTU（最大传输单元），也就是因为这个我们在ip数据报哪里经常会听到一个IP数据报分段的概念

如果一个以太网帧携带的是IP数据帧的话，它的帧格式是这样的：

IP报文格式

这个IP报文就是填在，上面以太网帧的数据区字段1500字节的东东。

注：

• 在IPV4中首部最先的可选字段是不使用的，所以IPV4的首部为20字节。（巧了，这也就是我们经常会听到的以1480字节为最大一段，分割IP报文，1500-20呗）

• 片偏移：比如，一个长度为4000字节的ip报文，到达路由器。这是超过了链路层的MTU，需要进行分片，4000字节中，20字节为包头，3980字节为数据，需要分成3个ip片（链路层MTU为1500），那么第一个分片的片偏移就是0，表示该分片在3980的第0位开始，第1479位结束。第二个ip片的片偏移为185（1480/8），表示该分片开始的位置在原来ip的第1480位，结束在2959。2960-1480=1480,所以每次都是最大为1480，因为每个数据报都有头部呀第三片的片偏移为370（2960/8），表示开始的时候是2960位，结束的时候在3979位。
• 协议：数据报进入上层传输层，就是通过这个字段来指出应将数据部分交给哪一个进程。

首部校验和的计算方法

ARP协议

概念：
地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址(MAC）的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。
工作原理
ARP协议的请求包是以广播的方式发送的。网段中的所有主机都会接受到这个包，如果一个主机的IP地址和ARP请求中的目的IP地址相同，该主机会对这个请求数据包做出与ARP应答，将其MAC地址发送给源端。

命令对主机的ARP缓存表操作

命令	操作
arp -a	查看ARP缓存表中的内容
arp -d	删除ARP表中的一行内容
arp -s	手动在ARP表中指定IP地址与MAC地址的对应项
ARP的封装
ARP报文在以太网帧里：

具体的ARP分组格式

使用ARP应当注意的问题

1. ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
2. 如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过ARP找到一个位于本局域网上的网关路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个网关路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。剩下的工作就由下一个网络来做。
   ARP协议的工作过程可以看这篇文章理解一下

ICMP协议

ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。
ICMP数据包封装在IP数据报里传输

具体的ICMP报文格式：

ICMP有两种报文：

1. 差错报文
2. 查询报文

UDP用户数据包协议

TCP与UDP的区别比较可以看这篇文章

• UDP采用非连接的方式提供网络应用层的事务处理，UDP不提供可靠性，也就是说，UDP协议不提供端到端的确认和重传功能，它不保证数据包一定能送达目的地，因此称为不可靠协议。
• UDP协议是封装在IP数据包里中
  

UDP报文格式

UDP的校验和有一个特殊之处：

• UDP在计算校验和时，包含一个12字节的伪报头。
• 伪报头包含IP报头的源IP和目的IP，目的是让UDP检测数据确定到达正确的目的端。
• 伪报头不参与传输的。
  

DNS

域名系统（Domain Name System，缩写：DNS）是互联网的一项服务。DNS是一种可以将域名和IP地址相互映射的以层次结构分布的数据库系统。DNS协议将域名转换为IP地址（也可以将IP地址转换为相应的域名地址），DNS使用UDP端口53。DNS 定义了两种报文 ，一种为查询报文；另一种是对查询报文的响应，称为响应报文。

TCP协议

TCP协议的报文格式（也是封装在IP数据报里的）

TCP首部介绍：

TCP三次握手

1. 第一次
   第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（seq=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize
   Sequence Numbers）。
2. 第二次
   第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。
3. 第三次
   第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

FTP协议

• 文件传输协议（File Transfer
  Protocol，FTP）是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议，FTP允许用户以文件操作的方式（如文件的增、删、改、查、传送等）与另一主机相互通信。FTP
  的目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明和可靠高效地传送数据。
• FTP支持两种模式：Standard （PORT方式，主动方式），Passive （PASV，被动方式）。

HTTP协议

• HTTP是应用层协议，是WWW服务的支撑协议。
• HTTP是基于客户/服务器模式，且面向连接的。典型的HTTP事务处理有如下的过程：

（1）客户与服务器建立连接；

（2）客户向服务器提出请求；

（3）服务器接受请求，并根据请求返回相应的文件作为应答；

（4）客户与服务器关闭连接。

• HTTP是一种无状态协议，即服务器不保留与客户交易时的任何状态。这就大大减轻了服务器记忆负担，从而保持较快的响应速度。
• HTTP报文由从客户机到服务器的请求和从服务器到客户机的响应构成。

请求报文格式：请求行 － 通用信息头 － 请求头 － 实体头 － 报文主体

应答报文格式：状态行 － 通用信息头 － 响应头 － 实体头 － 报文主体

SMTP协议

• SMTP是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建立在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于系统之间的邮件信息传递，并提供有关来信的通知。
• SMTP协议的工作过程可分为如下3个过程：(1)建立连接 (2)邮件传送 (3)连接释放

POP协议

• POP的全称是 Post Office Protocol，即邮局协议，用于电子邮件的接收，它使用TCP的110端口。常用的是第三版 ，所以简称为POP3。

SSH协议

• SSH是英文Secure Shell的简写形式。通过使用SSH，你可以把所有传输的数据进行加密，这样"中间人"这种攻击方式就不可能实现了，而且也能够防止DNS欺骗和IP欺骗。使用SSH，还有一个额外的好处就是传输的数据是经过压缩的，所以可以加快传输的速度。SSH有很多功能，它既可以代替Telnet，又可以为FTP、Pop、甚至为PPP提供一个安全的"通道"。

最后

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