TCP/IP 四层模型及常见协议

一、回顾一下TCP/IP 四层模型

①应用层（Application Layer）： 应用层是TCP/IP协议栈的最高层，它负责为用户提供各种网络服务和应用。

②传输层（Transport Layer）： 主要负责端到端的数据传输，它为应用程序提供了可靠的数据传输服务。

③网络层（Internet Layer）： 这一层负责在不同的网络之间传输数据，主要通过IP协议来实现。

④网络接口层（Network Interface Layer）： 也称为链路层或数据链路层，主要负责定义数据在物理介质上的传输方式，包括了硬件设备、设备驱动程序、数据帧的格式等。

二 、各层常见的协议有哪些？

协议是什么：在计算机网络中，不同设备之间进行通信和数据交换时遵循的一组规则和约定。

协议的作用包括：数据传输格式定义；通信过程规范；错误处理机制；安全性和加密；网络管理和控制。

1、应用层

1. HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）：基于 TCP 协议，是一种用于传输超文本和多媒体内容的协议，主要是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的。当我们使用浏览器浏览网页的时候，我们网页就是通过 HTTP 请求进行加载的。
2. SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件发送协议）：基于 TCP 协议，是一种用于发送电子邮件的协议。
   注意 ⚠️：SMTP 协议只负责邮件的发送，而不是接收。要从邮件服务器接收邮件，需要使用 POP3 或 IMAP 协议。
3. POP3/IMAP（邮件接收协议）：基于 TCP 协议，两者都是负责邮件接收的协议。IMAP 协议是比 POP3 更新的协议，它在功能和性能上都更加强大。IMAP 支持邮件搜索、标记、分类、归档等高级功能，而且可以在多个设备之间同步邮件状态。几乎所有现代电子邮件客户端和服务器都支持 IMAP。
4. FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议） : 基于 TCP 协议，是一种用于在计算机之间传输文件的协议，可以屏蔽操作系统和文件存储方式。
   注意 ⚠️：FTP 是一种不安全的协议，因为它在传输过程中不会对数据进行加密。建议在传输敏感数据时使用更安全的协议，如 SFTP。
5. Telnet（远程登陆协议）：基于 TCP 协议，用于通过一个终端登陆到其他服务器。Telnet 协议的最大缺点之一是所有数据（包括用户名和密码）均以明文形式发送，这有潜在的安全风险。这就是为什么如今很少使用 Telnet，而是使用一种称为 SSH 的非常安全的网络传输协议的主要原因。
6. SSH（Secure Shell Protocol，安全的网络传输协议）：基于 TCP 协议，通过加密和认证机制实现安全的访问和文件传输等业务。
7. RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）：通常基于 UDP 协议，但也支持 TCP 协议。它提供了端到端的实时传输数据的功能，但不包含资源预留存、不保证实时传输质量，这些功能由 WebRTC 实现。
8. DNS（Domain Name System，域名管理系统）: 基于UDP 协议，用于解决域名和 IP 地址的映射问题。

2、传输层

1. TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议 ）：提供面向连接的，可靠的数据传输服务。
2. UDP（User Datagram Protocol，用户数据协议）：提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），简单高效。

3、网络层

1. IP（Internet Protocol，网际协议）：TCP/IP 协议中最重要的协议之一，属于网络层的协议，主要作用是定义数据包的格式、对数据包进行路由和寻址，以便它们可以跨网络传播并到达正确的目的地。目前 IP 协议主要分为两种，一种是过去的 IPv4，另一种是较新的 IPv6，目前这两种协议都在使用，但后者已经被提议来取代前者。
2. ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）：ARP 协议解决的是网络层地址和链路层地址之间的转换问题。因为一个 IP 数据报在物理上传输的过程中，总是需要知道下一跳（物理上的下一个目的地）该去往何处，但 IP 地址属于逻辑地址，而 MAC 地址才是物理地址，ARP 协议解决了 IP 地址转 MAC 地址的一些问题。
3. ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）：一种用于传输网络状态和错误消息的协议，常用于网络诊断和故障排除。例如，Ping 工具就使用了 ICMP 协议来测试网络连通性。
4. NAT（Network Address Translation，网络地址转换协议）：NAT 协议的应用场景如同它的名称------网络地址转换，应用于内部网到外部网的地址转换过程中。具体地说，在一个小的子网（局域网，LAN）内，各主机使用的是同一个 LAN 下的 IP 地址，但在该 LAN 以外，在广域网（WAN）中，需要一个统一的 IP 地址来标识该 LAN 在整个 Internet 上的位置。
5. OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）：一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），也是广泛使用的一种动态路由协议，基于链路状态算法，考虑了链路的带宽、延迟等因素来选择最佳路径。
6. RIP(Routing Information Protocol，路由信息协议）：一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），也是一种动态路由协议，基于距离向量算法，使用固定的跳数作为度量标准，选择跳数最少的路径作为最佳路径。
7. BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）：一种用来在路由选择域之间交换网络层可达性信息（Network Layer Reachability Information，NLRI）的路由选择协议，具有高度的灵活性和可扩展性。

4、HTTP 和 HTTPS 有什么区别？

①端口号：HTTP 默认是 80，HTTPS 默认是 443。

②URL 前缀：HTTP 的 URL 前缀是 http://，HTTPS 的 URL 前缀是 https://。

③安全性和资源消耗：HTTP 协议运行在 TCP 之上，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方的身份。HTTPS 是运行在 SSL/TLS 之上的 HTTP 协议，SSL/TLS 运行在 TCP 之上。所有传输的内容都经过加密，加密采用对称加密，但对称加密的密钥用服务器方的证书进行了非对称加密。所以说，HTTP 安全性没有 HTTPS 高，但是 HTTPS 比 HTTP 耗费更多服务器资源。

④SEO（搜索引擎优化）：搜索引擎通常会更青睐使用 HTTPS 协议的网站，因为 HTTPS 能够提供更高的安全性和用户隐私保护。使用 HTTPS 协议的网站在搜索结果中可能会被优先显示，从而对 SEO 产生影响。

5、GET 和 POST 的区别

GET请求：

①使用GET方法，客户端向服务器请求特定的资源，通常是通过URL来传递参数。

②GET请求的参数以键值对的形式附加在URL的末尾，形成查询字符串。例如：http://example.com/page?param1=value1\&param2=value2

③GET请求的特点是参数暴露在URL中，因此适合获取数据而不是提交敏感信息，如搜索、查看页面等操作。

POST请求：

①使用POST方法，客户端向服务器提交数据，通常用于向服务器发送一些需要保密性的信息，如登录表单、上传文件等。

②POST请求的参数通过请求的消息体传递，而不是暴露在URL中。因此，POST请求的数据不会被浏览器缓存、书签等收藏，相对安全。

③POST请求对数据量没有限制，可以传输大量数据，而GET请求通常有长度限制。

④POST请求适合修改数据或执行一些操作，而不是仅仅获取数据。

6、WebSocket 和 HTTP 有什么区别？

WebSocket 和 HTTP 两者都是基于 TCP 的应用层协议，都可以在网络中传输数据。主要区别：

①WebSocket 是一种双向实时通信协议，而 HTTP 是一种单向通信协议。并且，HTTP 协议下的通信只能由客户端发起，服务器无法主动通知客户端。

②WebSocket 使用 ws:// 或 wss://（使用 SSL/TLS 加密后的协议，类似于 HTTP 和 HTTPS 的关系） 作为协议前缀，HTTP 使用 http:// 或 https:// 作为协议前缀。

③WebSocket 可以支持扩展，用户可以扩展协议，实现部分自定义的子协议，如支持压缩、加密等。

④WebSocket 通信数据格式比较轻量，用于协议控制的数据包头部相对较小，网络开销小，而 HTTP 通信每次都要携带完整的头部，网络开销较大（HTTP/2.0 使用二进制帧进行数据传输，还支持头部压缩，减少了网络开销）。