【基础知识】

3.4.1  IP 协议

1.版本号：占四位，就是IP协议的版本，通信双方的IP协议必须要达到一致，IPv4的版本就是4.

2.首部长度：占四位，因为长度为四比特，所以首部长度的最大值为1111，15，又因为首部长度代表的单位长度为32个字（也就是4个字节），所以首部长度的最小值就是0101，当然，也确实如此，大部分的ip头部中首部字节都是0101.也就是5*4=20个字节，如果是最大值15的话，ip首部的最大值就是60个字节，所以记好了，ipv4首部长度的最大值就是60，当然当中我们又能发现，IPv4的首段长度一定是4字节的整数倍，要是不是怎么办呢？别急，后面的填充字段会自动填充补齐到4字节的整数倍的。

3.区分服务：这个没有什么用处，也没有什么好讲的了，只要自动这玩意占八位，一个字节就可以了。

4.总长度：占16位，这个的意思就是ip数据报中首部和数据的总和的长度，因为占16位，所以很好理解，总长度的最大值就是2的16次方减一，65535，这玩意也对应着还有一个很简单的概念，最大传输单元mtu，意味着一个IP数据报的最大长度就只能装下65535个字节，要是传输的长度超过这个怎么办，很简单，分片。

5.标识：占16位，标识这玩意很好理解，IP在存储器中维持一个计数器，每产生一个 数据报，计数器就加1,并将此值赋给标识字段。但这个标识并不是平常的序号，因为IP是 无连接服务，数据报不存在按序接收的问题。当数据报由于长度超过网络的MTU而必须分 片时，这个标识字段的值就被复制到所有的数据报片的标识字段中，等到重组的时候，相同标识符的值的数据报就会被重新组装成一个数据报。

6.标志：占三位，一般有用的是前两位，最低位叫做MF，MF=1表示后面还有若干个数据报，MF=0表示这已经是最后一个数据报了。

中间位叫做DF，DF表示不能进行分片，DF=0才可以进行分片操作。

7.片偏移：占13位，片偏移就是，在原来的数据报分片以后，该片在原分组中的相对位置，片偏移中的基本单位是8字节，所以，也就是说，只要是分片，每个分片的长度都是8字节的整数倍，最后一个分片不够八字节的一样是填充。

8.生存时间ttl：占8位，（time to live），表明数据报在网络中的寿命，这个值被设定成跳数，顾名思义，就是这个数据报可以经过多少个路由器的数量，每经过一个路由器，该值就减一，减到为零的时候就被抛弃，显而易见，这个跳数的最大值就是2的8次方减一，255.

9.协议：就是用来指明数据报携带了哪种协议，占8位。

10.首部效验和：占16位，这个字段用来效验数据报首段

11.IP源地址：占32位，将IP地址看作是32位数值则需要将网络字节顺序转化位主机字节顺序。转化的方法是：将每4个字节首尾互换，将2、3字节互换。

12.目的地址：也占32位，转换方法和来源IP地址一样。

13.到了可变部分IPv4的头部基本上就已经讲完了，增加头部的可变选项实际上就是增加了数据报的功能，可变选项在实际上是很少用到的。

3.4.2  TCP与UDP 协议

1. 什么是TCP？

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的、可靠的字节流服务，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。这一过程和打电话类似：先拨号振铃，等待对方接电话，说喂，再说自己是谁。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的传输层。

2. 什么是UDP？

UDP （User Datagram Protocol，用户数据报协议），是OSI(Open System Interconnection，开放式系统互联) 参考模型中一种非连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上，故也不安全。

3. TCP的三次握手过程？

第一次握手:客户端给服务器端发送一个SYN报文;

第二次握手:服务器收到SYN报文之后,会应答一个SYN+ACK报文。

第三次握手:客户端收到SYN+ACK报文之后,会回应一个ACK报文。

服务器收到ACK报文之后,三次握手建立完成。

4. TCP与UDP的区别？

1、TCP基于连接，而UDP基于无连接的； 

2、对系统资源的要求：TCP较多（TCP有20个字节信息包），UDP少（UDP信息包只有8个字节）； 

3、UDP程序结构较简单； 

4、TCP是字节流模式，而UDP是数据报文模式 ；

5、TCP保证数据正确性，安全可靠，并且保证数据顺序，而UDP可能丢包，而且UDP不保证数据顺序。

3.4.3  HTTP协议

HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。

HTTP协议通常承载于TCP协议之上，有时也承载于TLS或SSL协议层之上，这个时候，就成了我们常说的HTTPS。如下图所示：

默认HTTP的端口号为80，HTTPS的端口号为443。

HTTP协议永远都是客户端发起请求，服务器回送响应。见下图：

默认HTTP的端口号为80，HTTPS的端口号为443。

HTTP协议永远都是客户端发起请求，服务器回送响应。见下图：

这样就限制了使用HTTP协议，无法实现在客户端没有发起请求的时候，服务器将消息推送给客户端。

HTTP协议是一个无状态的协议，同一个客户端的这次请求和上次请求是没有对应关系。

3.4.4  FTP协议

3.4.5  TELNET协议

3.4.6  SMTP与POP3协议

        电子邮件发送协议主要是SMTP，收件协议主要是POP3和IMAP；

        SMTP 的全称是“Simple Mail Transfer Protocol”，即简单邮件传输协议。它是一组用于从源地址到目的地址传输邮件的规范，通过它来控制邮件的中转方式。SMTP 协议属于 TCP/IP 协议簇，它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。SMTP 服务器就是遵循 SMTP 协议的发送邮件服务器。 

        POP3是Post Office Protocol 3的简称，即邮局协议的第3个版本,它规定怎样将个人计算机连接到Internet的邮件服务器和下载电子邮件的电子协议。它是因特网电子邮件的第一个离线协议标准,POP3允许用户从服务器上把邮件存储到本地主机（即自己的计算机）上,同时删除保存在邮件服务器上的邮件，而POP3服务器则是遵循POP3协议的接收邮件服务器，用来接收电子邮件的。

        虽然POP3是用来接收邮件的协议，但不要理解成没有SMTP一样能收取邮件,邮件服务器是通过SMTP来控制邮件的中转，两个邮件服务器之间传输工作和POP3一点关系都没有。

当两台不同的服务器进行消息通讯时，是SMTP进行握手，A服务器发送邮件到B服务器，B服务器的SMTP会替本地用户接受外面发过来的邮件，然后POP3/IMAP去读取SMTP收取的邮件。

SMTP是邮局，POP3是快递员，快递员只会去邮局领取邮件，而不是直接去发件人手上直接拿，两个地区（邮箱服务器）邮件收发也是通过邮局（SMTP）来完成