常见网络协议大全

网络协议的定义

网络协议是计算机在网络中通信时遵循的规则和标准。它定义了数据如何打包、传输、接收和处理，确保不同设备和服务能够相互理解并正确交换信息。常见的网络协议包括TCP/IP、HTTP、FTP等，它们在不同的网络层级发挥作用，共同支撑互联网的运行。

网络协议的作用

网络协议的主要作用是实现不同设备之间的标准化通信。通过协议，数据能够可靠、高效地在网络中传输，避免信息丢失或混乱。例如，TCP协议确保数据的完整性，而HTTP协议则规范了网页数据的请求和响应格式。

网络协议的分层结构

网络协议通常采用分层结构，如OSI七层模型或TCP/IP四层模型。每一层负责特定的功能，下层为上层提供服务。例如，物理层处理信号传输，网络层负责路由选择，应用层则直接面向用户提供服务。这种分层设计提高了协议的灵活性和可扩展性。

1. 物理层 & 数据链路层协议

(1) Ethernet (IEEE 802.3)
• 工作层：数据链路层（L2）
• 作用：局域网（LAN）内设备通过MAC地址通信，封装IP数据包为帧。
• 关键字段：源/目标MAC地址、类型（如0x0800表示IPv4）、CRC校验。
• 初始状态：无连接，直接广播（ARP）或单播。
(2) PPP (Point-to-Point Protocol)
• 工作层：数据链路层（L2）
• 作用：点对点链路（如拨号、SDH）上的数据封装，支持认证（PAP/CHAP）。
• 初始状态：链路建立阶段（LCP协商）→ 认证 → 网络层协议（如IPCP分配IP）。
(3) VLAN (IEEE 802.1Q)
• 工作层：数据链路层（L2）
• 作用：虚拟局域网划分，通过Tag（4字节）隔离广播域。
• 初始状态：端口默认属于VLAN 1（Native VLAN）。

2. 网络层协议（L3）

(1) IP (IPv4/IPv6)
• 工作层：网络层（L3）
• 作用：跨网络寻址和路由，提供无连接的数据包传输。
• 关键字段：源/目标IP地址、TTL、协议号（如6=TCP）。
• 初始状态：无连接，依赖上层协议建立会话。
(2) ARP (Address Resolution Protocol)
• 工作层：网络层（L3）
• 作用：通过广播解析目标IP对应的MAC地址。
• 初始状态：ARP缓存为空时发送ARP Request（广播）。
(3) ICMP (Internet Control Message Protocol)
• 工作层：网络层（L3）
• 作用：网络诊断（如ping、traceroute），错误报告（如Destination Unreachable）。
• 初始状态：无连接，直接发送请求（如Echo Request）。
(4) OSPF (Open Shortest Path First)
• 工作层：网络层（L3）
• 作用：动态路由协议（IGP），基于链路状态算法计算最优路径。
• 初始状态：路由器启动后发送Hello包（组播224.0.0.5）建立邻居。

3. 传输层协议（L4）

(1) TCP (Transmission Control Protocol)
• 工作层：传输层（L4）
• 作用：面向连接的可靠传输，提供流量控制、拥塞控制。
• 初始状态：三次握手（SYN→SYN-ACK→ACK），端口号随机（客户端）或固定（服务端）。
• 典型端口：
o HTTP: 80
o HTTPS: 443
o SSH: 22
(2) UDP (User Datagram Protocol)
• 工作层：传输层（L4）
• 作用：无连接的轻量级传输，低延迟（如DNS、视频流）。
• 初始状态：直接发送数据包，无握手。
• 典型端口：
o DNS: 53
o DHCP: 67/68
o SNMP: 161

4. 应用层协议（L5-L7）

(1) DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：自动分配IP地址、子网掩码、网关等。
• 初始状态：客户端广播DHCP Discover（0.0.0.0:68→255.255.255.255:67）。
(2) DNS (Domain Name System)
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：将域名解析为IP地址。
• 初始状态：客户端向DNS服务器发送查询（通常UDP 53端口）。
(3) HTTP/HTTPS
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：Web数据传输（HTTP明文，HTTPS加密）。
• 初始状态：TCP连接建立后，客户端发送GET/POST请求。
(4) SNMP (Simple Network Management Protocol)
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：网络设备监控和管理（如获取CPU利用率）。
• 初始状态：Manager向Agent发送GetRequest（UDP 161端口）。
(5) SSH (Secure Shell)
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：加密的远程登录和文件传输。
• 初始状态：TCP 22端口握手后，协商加密算法。

5. 运维专用协议

(1) BGP (Border Gateway Protocol)
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：自治系统（AS）间的路由协议（EGP）。
• 初始状态：TCP 179端口建立会话后，发送OPEN消息。
(2) NTP (Network Time Protocol)
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：时间同步（如设备日志时间对齐）。
• 初始状态：客户端向NTP服务器发送时间请求（UDP 123端口）。
(3) Syslog
• 工作层：应用层（L7）
• 作用：集中收集设备日志（如防火墙告警）。
• 初始状态：设备主动发送日志到Syslog服务器（UDP 514端口）。