网络编程协议详解

Posted 2020-11-16 winkjie

OSI分层 （7层）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
TCP/IP分层（4层）：网络接口层、 网际层、运输层、 应用层。
五层协议 （5层）：物理层、数据链路层、网络层、运输层、 应用层。

每一层的协议如下：
物理层：RJ45、CLOCK、IEEE802.3 （中继器，集线器）
数据链路：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC （网桥，交换机）
网络层：IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP、 （路由器）
传输层：TCP、UDP、SPX
会话层：NFS、SQL、NETBios、RPC
表示层：JPEG、MPEG、ASII
应用层：FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS
每一层的作用如下：
物理层：通过媒介传输比特,确定机械及电气规范（比特Bit）
数据链路层：将比特组装成帧和点到点的传递（帧Frame）
网络层：负责数据包从源到宿的传递和网际互连（包PackeT）
传输层：提供端到端的可靠报文传递和错误恢复（段Segment）
会话层：建立、管理和终止会话（会话协议数据单元SPDU）
表示层：对数据进行翻译、加密和压缩（表示协议数据单元PPDU）
应用层：允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）

 

 

 

传输层协议：TCP协议、UDP协议
应用层协议：FTP、HTTP、SMTP
网络层协议：IP协议

TCP/IP   http  udp等协议。

 

 

 

 

http协议

HTTP的工作流程如下 :
HTTP是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP），用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。

地址解析
HTTP协议是通过标准URL来请求指定的服务器中指定服务的 . 一个标的 URL 如下 :

http://www.baidu.com:80/index.html?name=tom&age=18
（1）http： 协议类型
（2）www.baidu.com： 主机名，通过主机名，可以准确定位到要访问的那台服务器
（3） 80 ：端口号 . HTTP请求的URL的时候，80端口一般是省略的
（4） index.html：请求的文件名
（5） ?name=tom&age=18：请求参数

在浏览器中输入 URL，浏览器会从中分解出协议名、主机名、端口、对象路径等部分
封装 HTTP 请求数据包
浏览器获取主机 IP 地址，建立 TCP 链接（TCP 的三次握手）
TCP 链接建立后发送 HTTP 请求
请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是 MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和可内容。
服务器接到请求后，给予相应的响应信息
其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是 MIME 信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容
服务器断开 TCP 连接

HTTPS实现过程是什么？
HTTPS（超文本传输安全协议）是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议，提供对网站服务器的身份认证，保护数据传输的完整性、安全性。
HTTPS：是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。
HTTPS协议的主要作用可以分为两种：一种是建立一个信息安全通道，来保证数据传输的安全；另一种就是确认网站的真实性。
实现过程：

客户端发起一个 https 的请求
服务端接收客户端请求，返回数字证书相关信息
客户端收到服务端响应
验证证书的合法性
如果证书受信任，生成随机数的密码
使用约定好的 HASH 算法计算握手消息，并使用生成的随机数对消息进行加密，然后发送给服务端
网站接收浏览器发来的密文后
使用私钥来解密握手消息取出随机数密码，再用随机数密码解密，握手消息与 HASH 值，并与传过来的HASH值做对比确认是否一致
使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器
浏览器解密并计算握手消息的 HASH，如果与服务端发来的 HASH 一致，此时握手过程结束，之后所有的通信数据，将由之前浏览器生成的随机密码，并利用对称加密算法进行加密。

数字证书都包含那些信息？

证书的版本信息；
证书的序列号，每个证书都有一个唯一的证书序列号；
证书所使用的签名算法；
证书的发行机构名称；
证书的有效期；
证书所有人的名称、公开密钥；
证书发行者对证书的签名

TCP三次握手

TCP三次握手会涉及到状态转换所以这里贴出TCP的状态转换图如下：

 

TCP三次握手如图：

 

第一次握手

客户主动（active open）去connect服务器，并且发送SYN 假设序列号为J,
服务器是被动打开(passive open)

第二次握手

服务器在收到SYN后，它会发送一个SYN以及一个ACK（应答）给客户，
ACK的序列号是 J+1表示是给SYN J的应答，新发送的SYN K 序列号是K

第三次握手

客户在收到新SYN K, ACK J+1 后，也回应ACK K+1 以表示收到了，
然后两边就可以开始数据发送数据了

 

第一次握手

客户在socket() connect()后主动(active open)连接上服务器, 发送SYN ，这时客户端的状态是SYN_SENT
服务器在进行socket(),bind(),listen()后等待客户的连接，收到客户端的 SYN 后，

1.半连接队列(syn queue)未满

服务器将该连接的状态变为SYN_RCVD, 服务器把连接信息放到半连接队列(syn queue)里面。

2.半连接队列(syn queue)已满

服务器不会将该连接的状态变为SYN_RCVD，且将该连接丢弃(SYN flood攻击就是利用这个原理，
对于SYN foold攻击，应对方法之一是使syncookies生效，将其值置1即可，路径/proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies，
即使是半连接队列syn queue已经满了，也可以接收正常的非恶意攻击的客户端的请求，
但是这种方法只在无计可施的情况下使用，man tcp里面的解析是这样说的

SYN flood攻击

攻击方的客户端只发送SYN分节给服务器，然后对服务器发回来的SYN+ACK什么也不做，直接忽略掉，
不发送ACK给服务器；这样就可以占据着服务器的半连接队列的资源，导致正常的客户端连接无法连接上服务器。-----[维基百科]
(SYN flood攻击的方式其实也分两种，第一种，攻击方的客户端一直发送SYN，对于服务器回应的SYN+ACK什么也不做，不回应ACK, 第二种，攻击方的客户端发送SYN时，将源IP改为一个虚假的IP, 然后服务器将SYN+ACK发送到虚假的IP, 这样当然永远也得不到ACK的回应。）

　　

第二次握手

服务器返回SYN+ACK给到客户端，客户端收到SYN+ACK后，状态从SYN_SENT变为ESTABLISHED，
也即是connect()函数的返回。

第三次握手

全连接队列(accept queue)的最大值 /proc/sys/net/core/somaxconn (默认128)