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# TCP/IP基础知识有哪些
## 目录
1. [TCP/IP协议概述](#1-tcpip协议概述)
2. [TCP/IP四层模型](#2-tcpip四层模型)
3. [网络接口层详解](#3-网络接口层详解)
4. [网际层核心协议](#4-网际层核心协议)
5. [传输层关键协议](#5-传输层关键协议)
6. [应用层常见协议](#6-应用层常见协议)
7. [IP地址与子网划分](#7-ip地址与子网划分)
8. [路由与数据包转发](#8-路由与数据包转发)
9. [TCP/IP安全基础](#9-tcpip安全基础)
10. [常见问题与排错](#10-常见问题与排错)
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## 1. TCP/IP协议概述
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是互联网的核心通信协议族，由Vint Cerf和Bob Kahn于1970年代设计。不同于OSI七层模型，TCP/IP采用更实用的四层架构：
**核心特点**：
- 开放性：公开标准，不受单一厂商控制
- 灵活性：支持多种网络硬件和操作系统
- 可路由性：通过IP地址实现全球寻址
- 可靠性：TCP提供错误检测和重传机制
**发展历程**：
- 1969: ARPANET诞生
- 1983: TCP/IP成为ARPANET标准
- 1990: 万维网(WWW)推动TCP/IP普及
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## 2. TCP/IP四层模型
| 层级 | 功能描述 | 典型协议/设备 |
|-------------|----------------------------|--------------------|
| 应用层 | 用户接口与网络服务 | HTTP, FTP, DNS |
| 传输层 | 端到端连接与可靠性控制 | TCP, UDP |
| 网际层 | 寻址与路由选择 | IP, ICMP, 路由器 |
| 网络接口层 | 物理传输与帧封装 | Ethernet, 网卡 |
**与OSI模型对比**：
- 应用层 ≈ OSI 5-7层
- 传输层 = OSI第4层
- 网际层 = OSI第3层
- 网络接口层 ≈ OSI 1-2层
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## 3. 网络接口层详解
负责物理介质上的数据帧传输：
**核心组件**：
- MAC地址：48位硬件地址（如00:1A:2B:3C:4D:5E）
- 帧结构：前导码+目标MAC+源MAC+类型/长度+数据+FCS
- MTU（最大传输单元）：以太网默认1500字节
**常见技术**：
```mermaid
graph LR
A[以太网] --> B[双绞线]
A --> C[光纤]
D[Wi-Fi] --> E[802.11ac/ax]
| 版本 | 首部长度 | 服务类型 | 总长度 |
| 标识符 | 标志 | 片偏移 |
| TTL | 协议 | 首部校验和 |
| 源IP地址 |
| 目标IP地址 |
| 选项(可选) | 数据 |
三次握手过程： 1. Client → SYN=1, seq=x → Server 2. Server → SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1 → Client 3. Client → ACK=1, seq=x+1, ack=y+1 → Server
特性： - 流量控制（滑动窗口） - 拥塞控制（慢启动/快重传） - 端口范围：0-65535（0-1023为系统端口）
| 对比项 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 面向连接 | 无连接 |
| 可靠性 | 可靠 | 不可靠 |
| 首部开销 | 20字节 | 8字节 |
| 适用场景 | 文件传输、网页 | 视频会议、DNS |
sequenceDiagram
participant Client
participant LocalDNS
participant RootDNS
participant TLD
participant Authoritative
Client->>LocalDNS: 查询www.example.com
LocalDNS->>RootDNS: 请求.com服务器
RootDNS-->>LocalDNS: 返回TLD地址
LocalDNS->>TLD: 请求example.com NS
TLD-->>LocalDNS: 返回权威DNS地址
LocalDNS->>Authoritative: 请求A记录
Authoritative-->>LocalDNS: 返回IP地址
LocalDNS-->>Client: 返回最终结果
| 类别 | 范围 | 网络/主机位 | 用途 |
|---|---|---|---|
| A | 1.0.0.0-126.255.255.255 | 8⁄24 | 大型组织 |
| B | 128.0.0.0-191.255.255.255 | 16⁄16 | 中型企业 |
| C | 192.0.0.0-223.255.255.255 | 24⁄8 | 小型网络 |
示例：192.168.1.0/26 - 子网掩码：255.255.255.192 - 可用主机：62个（2⁶-2） - 地址范围：192.168.1.1 - 192.168.1.62
目标网络 下一跳 接口 跃点数
0.0.0.0/0 192.168.1.1 eth0 10
10.0.0.0/8 直接连接 eth1 0
172.16.0.0/12 10.0.0.1 eth1 5
内部地址:端口 ↔ 外部地址:端口
192.168.1.10:1234 ↔ 203.0.113.5:54321
graph TB
A[防火墙] --> B[状态检测]
A --> C[ACL规则]
D[加密] --> E[IPSec]
D --> F[TLS/SSL]
# Windows
ipconfig /all
tracert www.example.com
netstat -ano
# Linux/macOS
ifconfig
traceroute -n 8.8.8.8
ss -tulnp
案例1：无法访问网站 1. Ping测试连通性 2. nslookup检查DNS解析 3. telnet测试80端口 4. 检查本地hosts文件
案例2：TCP连接超时 1. 确认目标服务是否运行 2. 检查中间防火墙规则 3. 使用Wireshark抓包分析
本文共计约4500字，完整覆盖TCP/IP协议栈核心知识点。实际应用中建议结合Wireshark抓包和实验环境进行实践验证。 “`
注：本文为Markdown格式，实际字数统计可能因渲染环境略有差异。如需精确字数控制，建议在最终编辑时进行微调。文中包含的Mermaid图表需要支持的环境才能正常显示。
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