TCP/IP 知識體系

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一、TCP/IP 定義

• 全稱：Transmission Control Protocol/Internet Protocol（傳輸控制協議/網際協議）
• 核心概念：
  • 跨網絡實現信息傳輸的協議簇（包含 TCP、IP、FTP、SMTP、UDP 等協議）
  • 因 TCP 和 IP 協議最具代表性而得名

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二、TCP/IP 核心特點

1. 開放性
   協議標準完全開放，免費使用，獨立于硬件和操作系統。
2. 兼容性
   適配廣域網和互聯網，不依賴特定網絡硬件。
3. 地址唯一性
   全網統一分配地址，每臺設備/終端擁有唯一標識。
4. 服務標準化
   高層協議提供多樣化可靠服務（如文件傳輸、郵件收發）。

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三、TCP/IP 協議分層架構

層級	協議	核心功能
應用層	FTP、SMTP、HTTP、DNS、SSH、HTML、GIF	規范數據格式（如網頁/圖片），實現端到端應用通信
傳輸層	TCP（可靠傳輸）、UDP（無確認機制）	定義端口號，實現端口到端口通信；TCP通過三次握手保證可靠性
網絡層	IP、ICMP	定義IP地址，區分子網，路由選擇；ARP協議（IP→MAC解析），路由協議（跨子網網關轉發）
數據鏈路層	ARP、RARP、以太網協議	MAC地址廣播通信：數據幀分組→子網廣播→目標MAC匹配→接收/丟棄；物理網卡數據傳輸
物理層	DSL	比特流通過物理介質（光纖/網線）傳輸

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四、TCP 連接管理機制

三次握手（建立連接）

1. 客戶端發送 SYN 請求報文
2. 服務端返回 SYN-ACK 確認報文
3. 客戶端發送 ACK 最終確認報文

四次揮手（斷開連接）

1. 主動方發送 FIN 中斷請求
2. 被動方返回 ACK 確認
3. 被動方發送 FIN 中斷請求
4. 主動方返回 ACK 確認

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五、數據封裝與解封裝流程

封裝過程（發送端）

應用層 → 原始數據  
傳輸層 → 添加TCP/UDP頭部（含端口）  
網絡層 → 添加IP頭部（含IP地址）  
數據鏈路層 → 添加MAC頭部（含物理地址）  
物理層 → 轉換為比特流傳輸

解封裝過程（接收端）

物理層 → 接收比特流  
數據鏈路層 → 剝離MAC頭部 → 校驗目標MAC  
網絡層 → 剝離IP頭部 → 校驗目標IP  
傳輸層 → 剝離TCP/UDP頭部 → 校驗端口  
應用層 → 獲取原始數據

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六、安全隱患與應對

1. 鏈路層攻擊

• 風險：數據包被截獲分析，導致賬戶/密碼泄露
• 案例：通過監聽以太網廣播流量獲取敏感信息

2. 網絡層攻擊

• ARP欺騙
  • 偽造IP-MAC映射表，劫持通信流量
  • 防護：IP+MAC綁定、動態ARP檢測（DAI）
• ICMP洪水攻擊
  • 發送大量ICMP請求包耗盡目標主機CPU資源
  • 防護：限制ICMP流量速率

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七、關鍵技術補充

1. IP協議作用
   • 通過IP地址判斷主機是否同屬子網
   • 不同子網數據需經網關路由轉發
2. 路由器的核心功能
   • 根據信道狀態選擇最佳路徑
   • 跨子網數據包中轉樞紐
3. TCP與UDP差異
   • TCP：面向連接、可靠傳輸（數據完整性優先）
   • UDP：無連接、低延遲（實時性優先）
4. 以太網幀最小長度
   • 64字節（確保沖突檢測，數據不足時填充"0"）
5. MTU（最大傳輸單元）
   • 1500字節（超過則觸發IP分片）
6. TTL生存時間
   • 初始值通常為64/128，每經過路由器減1，歸零時丟棄
7. TCP頭部結構
   • 包含16位源端口、16位目標端口、32位序列號、16位窗口大小等字段
8. IP地址分類
   ○ A類（1.0.0.0~126.255.255.255）
   ○ B類（128.0.0.0~191.255.255.255）
   ○ C類（192.0.0.0~223.255.255.255）

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