MoonL

OSI 7 层模型#

OSI 是理论参考模型；实际产品中表示层、会话层常并入应用层实现（如 HTTPS 在应用层完成 TLS）。

TCP/IP 4 层模型#

封装过程（发送方向）：应用数据 → 加 TCP/UDP 头（传输层）→ 加 IP 头（网络层）→ 加帧头尾（接口层）→ 物理比特流。

解封装过程（接收方向）：与上相反，每一层剥掉本层头部，将载荷交给上一层。

1
应用层数据
2
    ↓ +TCP/UDP 头
3
IP 数据报（网络层）
4
    ↓ +以太网帧头尾
5
比特流（物理/接口层）

常见应用层协议#

补充要点#

• URL 结构：scheme://host:port/path?query#fragment — 未写端口时，HTTP 默认 80，HTTPS 默认 443。
• 无状态 vs 有状态：HTTP 本身无状态；会话常靠 Cookie、JWT、服务端 Session 维持。
• HTTP 方法：GET（查询）、POST（提交）、PUT/PATCH（更新）、DELETE（删除）、HEAD、OPTIONS 等；幂等性与是否带 body 需区分。
• 状态码：2xx 成功、3xx 重定向、4xx 客户端错误、5xx 服务端错误；排障时先看状态码与响应头。
• DNS 查询类型：A/AAAA（IPv4/IPv6）、CNAME（别名）、MX（邮件）、TXT（验证与 SPF 等）；本地缓存由操作系统与浏览器共同维护。
• API 形态：REST（资源 + HTTP 动词）、GraphQL（单端点查询）、RPC/gRPC（过程调用）；选型影响端口暴露与网关策略。

TCP 与 UDP 对比#

端口号分类（IANA）#

客户端访问 服务器:443 时，本机往往从 49152～65535 中随机选一个源端口，四元组 (源IP, 源端口, 目的IP, 目的端口) 唯一标识一条连接。

传输层相关协议与机制#

TCP 连接管理（必记）#

三次握手（建立连接）

1. 客户端 → SYN（seq = x）
2. 服务端 → SYN + ACK（seq = y, ack = x+1）
3. 客户端 → ACK（ack = y+1）→ 进入 ESTABLISHED

四次挥手（释放连接）

1. 主动方 → FIN
2. 被动方 → ACK
3. 被动方 → FIN（可能稍晚，合并时会出现「三次挥手」）
4. 主动方 → ACK → 等待 2MSL 后关闭

状态：LISTEN、SYN_SENT、SYN_RCVD、ESTABLISHED、FIN_WAIT_1/2、CLOSE_WAIT、TIME_WAIT 等；大量 TIME_WAIT 与高并发短连接调优相关。

补充要点#

• 粘包/拆包：TCP 是字节流，应用需自定帧界（长度前缀、分隔符等）；UDP 按报文边界交付，不存在粘包。
• 半关闭：一方调 shutdown(SHUT_WR) 只关写方向，仍可读对端数据。
• Keep-Alive：TCP 可选保活探测空闲连接；应用层也常用心跳（WebSocket ping/pong）。
• 端口扫描：SYN 扫描、全连接扫描等属于安全测试范畴；生产环境应最小化暴露端口。

常见网络层协议#

说明：ARP 在教材中有时划在「网络层」，有时划在「网络接口层」；它并不使用 IP 首部中的「上层协议」字段，而是独立成帧。

IPv4 地址与划分子网#

• 私有地址（RFC 1918，不可在互联网路由）：10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16
• 特殊地址：127.0.0.1 回环、0.0.0.0 本机任意、255.255.255.255 受限广播
• CIDR：192.168.1.0/24 表示前 24 位为网络号，约 254 个可用主机地址
• NAT：多主机共享公网 IP，改写源 IP/端口；破坏端到端透明性，但缓解 IPv4 枯竭
• 路由表：最长前缀匹配；默认路由 0.0.0.0/0 指向网关

补充要点#

• TTL / Hop Limit：每经一跳减 1，为 0 则丢弃并回 ICMP，防止路由环路；traceroute 利用此原理。
• 分片：IPv4 路由器可分片，IPv6 仅源端分片；路径 MTU 发现（PMTUD）避免中间分片。
• 组播 vs 广播：组播节省带宽（IPTV、发现协议）；IPv6 无传统广播，用组播替代。
• 防火墙：常按 五元组（协议、源/目的 IP、源/目的端口）过滤；状态防火墙还跟踪连接状态。

常见技术与协议#

以太网帧（简化）#

补充要点#

• 交换机 vs 路由器：交换机工作在链路层（MAC），路由器工作在网络层（IP）；三层交换机兼具路由能力。
• MTU：以太网常见 1500 字节（不含帧头）；巨帧（Jumbo Frame）可达 9000，需全网支持。
• 双工与速率：全双工/半双工、自协商；排障时注意误配半双工导致冲突。
• 抓包：Wireshark 在接口层捕获；过滤表达式如 tcp.port == 443、http.request。

分层与地址/端口对应#

1
应用层     → 域名、URL、API
2
传输层     → 端口号（进程）
3
网络层     → IP 地址（主机）
4
接口层     → MAC 地址（网卡/链路）

常用命令（对应层次）#

典型故障分层思路#

1. 物理/链路：网线、光模块、链路 up/down、错误计数
2. 网络层：IP 是否同网段、网关、路由、ACL、防火墙
3. 传输层：端口是否监听、SYN 超时、连接数耗尽
4. 应用层：DNS 解析失败、证书错误、HTTP 4xx/5xx、鉴权

安全相关（扩展）#

• HTTPS：证书链、HSTS、混合内容；中间人攻击靠 CA 与证书固定缓解
• 防火墙最小暴露：仅开放必要端口；管理口与业务口隔离
• DDoS：网络层（SYN Flood）、应用层（HTTP Flood）；缓解靠限速、清洗、CDN