网络协议详解

应用层协议

HTTP/HTTPS协议

HTTP (HyperText Transfer Protocol)

• 基于请求-响应模式
• 无状态协议，每次请求独立处理
• 默认端口: 80

HTTP方法

GET    - 获取资源
POST   - 提交数据
PUT    - 更新资源
DELETE - 删除资源
HEAD   - 获取响应头
OPTIONS - 获取支持的方法

HTTP状态码分类

• 1xx: 信息性响应
• 2xx: 成功 (200 OK, 201 Created)
• 3xx: 重定向 (301 Moved, 302 Found)
• 4xx: 客户端错误 (400 Bad Request, 404 Not Found)
• 5xx: 服务器错误 (500 Internal Error, 503 Service Unavailable)

HTTPS (HTTP Secure)

• HTTP + SSL/TLS加密
• 默认端口: 443
• 提供数据加密、完整性校验、身份认证

DNS协议

域名解析过程

1. 浏览器缓存检查
2. 操作系统缓存检查
3. 本地hosts文件检查
4. 递归DNS服务器查询
5. 根域名服务器 → 顶级域名服务器 → 权威域名服务器

DNS记录类型

A     - IPv4地址记录
AAAA  - IPv6地址记录
CNAME - 别名记录
MX    - 邮件交换记录
TXT   - 文本记录
NS    - 域名服务器记录

传输层协议

TCP协议特点

可靠性保障机制

• 序列号和确认号: 确保数据按序到达
• 超时重传: 丢失数据自动重发
• 流量控制: 滑动窗口机制防止接收方缓冲区溢出
• 拥塞控制: 避免网络过载
  • 慢开始 (Slow Start)
  • 拥塞避免 (Congestion Avoidance)
  • 快重传 (Fast Retransmit)
  • 快恢复 (Fast Recovery)

TCP三次握手

客户端 → SYN → 服务器
客户端 ← SYN-ACK ← 服务器  
客户端 → ACK → 服务器

TCP四次挥手

客户端 → FIN → 服务器
客户端 ← ACK ← 服务器
客户端 ← FIN ← 服务器
客户端 → ACK → 服务器

UDP协议特点

• 无连接: 发送前不需要建立连接
• 不可靠: 不保证数据到达和顺序
• 简单高效: 头部开销小(8字节)
• 支持广播和多播
• 适用于实时应用(视频、音频、游戏)

网络层协议

IP协议

IPv4地址结构

• 32位地址，分为4个8位组
• 点分十进制表示: 192.168.1.1
• 由网络号和主机号组成

IP地址分类

A类: 1.0.0.0 - 126.255.255.255   (大型网络)
B类: 128.0.0.0 - 191.255.255.255 (中型网络)  
C类: 192.0.0.0 - 223.255.255.255 (小型网络)
D类: 224.0.0.0 - 239.255.255.255 (多播地址)
E类: 240.0.0.0 - 255.255.255.255 (保留地址)

特殊IP地址

127.0.0.1       - 回环地址
0.0.0.0         - 默认路由
255.255.255.255 - 广播地址
10.0.0.0/8      - 私有地址A类
172.16.0.0/12   - 私有地址B类  
192.168.0.0/16  - 私有地址C类

ICMP协议

主要功能

• 错误报告: 目的不可达、超时等
• 诊断功能: ping、traceroute
• 路径控制: 重定向

常见ICMP类型

Type 0  - Echo Reply (ping响应)
Type 8  - Echo Request (ping请求)
Type 3  - Destination Unreachable
Type 11 - Time Exceeded
Type 5  - Redirect

网络地址转换(NAT)

NAT类型

• 静态NAT: 一对一地址映射
• 动态NAT: 从地址池动态分配
• PAT/NAT Overload: 多对一地址映射(端口复用)

NAT优点

• 节省公网IP地址
• 增强网络安全性
• 网络设计灵活性

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💡 实践建议: 使用 tcpdump 或 wireshark 抓包分析协议交互过程。

🔗 相关笔记: 01.02_TCP_IP协议栈 02.02_路由与交换技术