深入理解通讯协议

2025-02-12

通讯协议

网络模型

七层模型

OSI模型
- 应用层为应用程序提供服务
- 表示层数据格式转换
- 会话层建立管理维护会话
- 传输层最重要端对端的连接数据可靠性传输
- 网络层 ip 路由
- 链路层交换机
- 物理层物理介质网线等等

TCP/IP模型
- 应用层
- 传输层
- 网路层
- 链路层

TCP的3次握手

客户端请求建立连接
服务端应答服务端建立连接
客户端应答

SYN洪泛攻击

定义

通过网络服务所在的端口发送大量伪造原地址的攻击报文，发送到服务端，造成服务端上的半开连接队列被占满，从而阻止其他用户进行访问。

原理

攻击者客户端利用伪造的IP地址向服务端发出请求(第一次握手)，而服务端的响应(第二次握手)的报文将永远发送不到真实的客户端，
服务端在等待客户端的第三次握手(永远都不会有的)，
服务端在等待这种半开的连接过程中消耗了资源，如果有成千上万的这种连接，主机资源将被耗尽，从而达到攻击的目的。

解决方案

无效连接监控释放
延缓TCB分配方法
防火墙

TCP的4次挥手

客户端发送关闭请求
服务端关闭请求
服务端发送关闭请求
客户端发送关闭

TCP的通讯原理

Socket套接字

TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这种端点就叫做套接字（socket）。

TCP缓冲区

每个TCP的Socket的内核中都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区。

阻塞模式

接收端缓冲区为空，接收端调用read方法的线程阻塞。
发送端缓冲区满了或者不够大，发送端调用write方法的线程阻塞。

TCP中的滑动窗口协议——可靠和高效的结合

滑动窗口
- 发送方和接收方都会维护一个数据帧的序列，这个序列被称作窗口。
- 发送方的窗口大小由接收方确认。
目的
- 确保数据不丢失
  - 如果发送的数据丢失了可以重新发。
- 控制发送速度
  - 控制发送速度，以免接收方的缓存不够大导
  - 致溢出，同时控制流量也可以避免网络拥塞。

滑动演示:

https://media.pearsoncmg.com/aw/ecs_kurose_compnetwork_7/cw/content/interactiveanimations/selective-repeat-protocol/index.html

HTTP协议

//服务端
public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服务端启动 端口8888");
        while (true){
            Socket socket = serverSocket.accept();
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String buffer = null;
            while ((buffer=bufferedReader.readLine())!=null&&!buffer.equals("")){
                System.out.println(buffer);
            }
            BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            bufferedWriter.write("HTTP/1.1 200 OK \r\n Content-Type:text/json \r\n charset=UTF-8 \r\n \r\n");
            bufferedWriter.write("11");
            bufferedWriter.flush();
            bufferedReader.close();
            bufferedWriter.close();
            socket.close();
        }
}

//客户端
public static void main(String[] args) throws Exception {
    String msg = "hahahha";
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
    printWriter.println(msg);
    printWriter.flush();
    printWriter.close();
    socket.close();
}

UDP协议

UDP协议更快,但是容易丢包只管发送,不管有没有送达

//服务端
public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(10005);
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
        while (true){
            datagramSocket.receive(datagramPacket);
            byte[] data = datagramPacket.getData();
            String str = new String(data,0,datagramPacket.getLength());
            if("88".equals(str)){
                break;
            }
            System.out.println("接收到的数据为："+str);
        }
        datagramSocket.close();
}

//客户端
public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String line = null;
        while ((line=bufferedReader.readLine())!=null){
         byte[] bytes = line.getBytes();
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length, InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10005);
            datagramSocket.send(datagramPacket);
            if("88".equals(line)){
                break;
            }
            System.out.println("发送的数据是："+line);
        }
        datagramSocket.close();
}