1. IP协议（网际层核心）
（1）IPv4 vs IPv6
| 特性 | IPv4 | IPv6 |
|---|---|---|
| 地址长度 | 32位（约42亿地址） | 128位（3.4×10³⁸地址） |
| 表示方法 | 点分十进制（如192.168.1.1） | 冒号分隔十六进制（如2001:0db8::1） |
| 关键改进 | - | 内置IPsec加密、无NAT、更简化的首部 |
| 共存机制 | NAT、双栈技术 | 逐步替代IPv4 |
（2）子网划分与CIDR
- 子网掩码：标识网络位与主机位（如
255.255.255.0表示前24位为网络号）。 - CIDR（无类域间路由）：
- 格式：
IP地址/前缀长度（如192.168.1.0/24）。 - 作用：灵活分配地址空间，减少路由表条目（路由聚合）。
- 格式：
- 示例：
- 将
192.168.1.0/24划分为4个子网：192.168.1.0/26、192.168.1.64/26等，每个子网62个可用主机地址。
- 将
2. TCP vs UDP（传输层协议）
（1）TCP（可靠传输）
- 核心机制：
- 三次握手：建立连接（SYN→SYN-ACK→ACK），避免历史连接冲突。
- 四次挥手：终止连接（FIN→ACK→FIN→ACK），确保数据完整传输。
- 滑动窗口：流量控制（接收方通告窗口大小） + 拥塞控制（慢启动、拥塞避免、快重传）。
- 首部字段：
- 序列号/确认号、窗口大小、标志位（SYN/FIN/RST等）。
（2）UDP（不可靠但高效）
- 特点：无连接、无重传、首部仅8字节。
- 适用场景：实时应用（视频会议、DNS查询）、广播/多播。
（3）对比总结
| 维度 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 可靠性 | 可靠（重传、排序） | 不可靠 |
| 连接性 | 面向连接 | 无连接 |
| 首部开销 | 20字节（可选字段更长） | 8字节 |
| 典型应用 | HTTP、SSH、电子邮件 | DNS、QUIC、VoIP |
3. HTTP/HTTPS（应用层协议）
（1）HTTP请求/响应模型
- 请求方法：
GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（更新资源）、DELETE（删除资源）。
- 状态码：
2xx成功（如200 OK）、3xx重定向（如301 永久移动）、4xx客户端错误（如404 未找到）、5xx服务端错误（如502 网关错误）。
- 首部字段：
Content-Type（数据类型）、Cache-Control（缓存策略）、User-Agent（客户端标识）。
（2）HTTPS安全机制
- TLS/SSL加密：
- 握手阶段：非对称加密（RSA/ECDHE）协商对称密钥。
- 传输阶段：对称加密（AES）保护数据。
- 证书验证：CA机构签发证书，防止中间人攻击。
（3）会话管理
| 机制 | 原理 | 安全性 |
|---|---|---|
| Cookie | 服务端通过Set-Cookie在客户端存储状态 | 需防窃取（HttpOnly、Secure） |
| Session | 服务端存储会话数据，仅通过Session ID关联 | 依赖服务端安全 |
4. DNS（域名解析系统）
（1）解析流程（递归+迭代）
- 浏览器缓存 → 本地Hosts文件 → 本地DNS缓存。
- 查询根DNS服务器（如
.） → 顶级域服务器（如.com） → 权威DNS服务器（如example.com）。 - 返回IP地址并缓存。
（2）记录类型
- A记录：域名→IPv4地址。
- AAAA记录：域名→IPv6地址。
- CNAME：别名记录（如
www.example.com指向example.com）。 - MX记录：邮件服务器地址。
（3）优化与安全
- DNS缓存：减少查询延迟（TTL控制缓存时间）。
- DNSSEC：数字签名防篡改。
- DoH/DoT：加密DNS查询（防止监听）。
关键问题与解决方案
| 问题 | 解决方案 | 示例 |
|---|---|---|
| IPv4地址耗尽 | NAT、IPv6过渡（双栈、隧道） | 家庭路由器NAT映射多个内网设备 |
| TCP队头阻塞 | 多路复用（HTTP/2）、改用UDP（QUIC） | HTTP/3基于QUIC |
| HTTPS性能开销 | TLS 1.3简化握手、会话复用 | 握手时间从2RTT降至1RTT |
| DNS劫持 | 使用可信DNS（如8.8.8.8）、DoH/DoT | Chrome启用DoH加密DNS |
现代演进方向
- QUIC协议：基于UDP实现可靠传输，整合TLS 1.3，解决TCP缺陷（如多流复用）。
- HTTP/3：全面采用QUIC，提升移动网络下的性能。
- 边缘计算：DNS与CDN结合（如Cloudflare），加速内容分发。
理解这些协议的核心机制，有助于优化网络应用（如减少HTTP请求）和排查问题（如分析Wireshark抓包）。
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 和 Nginx在服务器上的完整部署方案(redis、minio))
