局域网的通信协议

TCP/IP协议

IPX/SPX协议

NetBIOS协议和NetBEUI协议

Apple Talk协议

1、TCP/IP协议

　　TCP/IP协议，不是一个简单的协议，而是一组小的、专业化协议，包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP以及其他的一些被称为子协议的协议。

TCP/IP协议群中的子协议或TCP/IP核心协议，被设计成运行在OSI模型的传输层或网络层的协议，它们为网络中的各主机提供通信服务，并为四层模型的最高层“应用层”中的协议提供服务。

什么是TCP/IP?

 　　如果要了解一个人，可以从他归属的集体聊起来。我们的HTTP协议就属于TCP/IP协议家族中的一员，了解HTTP协议再整个网络流程中的地位，也能更加充分的理解HTTP协议。

      要想了解什么是TCP/IP协议，就要知道为什么有这个协议。中国人和中国人说话，要遵循汉语的的语法结构，使用汉语的发音。当我们和外国人交流时，就要适用外国的语言了，遵循外国的语法机构和发音。其实这就是一种协议，只不过我们称之为语言。计算机再这方面体现的更为直观，两台机器之间该如何通信呢，就需要制定各种各样的协议了。例如：文件传输适用TCP协议。域名系统适用DNS协议。有了些协议的存在，各种数据流按照规则传输，计算机之间得意通信。

       TCP/IP协议是一个协议集合。大家叫的时候方便说，所以统称为TCP/IP。TCP/IP协议族中有一个重要的概念是分层，TCP/IP协议按照层次分为以下四层。应用层、传输层、网络层、数据链路层。为什么要分层？这就如同邓小平1978年的大包干，责任到人。一个层只负责一个层次的问题，如果出问题了，和其他的层次无关，只要维护这个层次也就好了。其实编程语言里也能体现这个分层理论，即封转性、隔离。这里不再延伸细谈。下面我是制作的一个简图。

　　下面是从网络上找到的TCP/IP通信数据流

　　TCP/IP协议群中有一组路由协议作为其特色协议，这些协议有助于路由器更有效管理信息流。分别如下：

　　1.1  IP（国际协议）　　

　　IP协议：IP(Internet protocol),这里的IP不是值得我们通常所说的192.168.1.1.这个IP指的是一种协议，而后面的数字值得是IP地址。IP协议的作用在于把各种数据包准确无误的传递给对方，其中两个重要的条件是IP地址，和MAC地址（Media Access Control Address）。由于IP地址是稀有资源，不可能每个人都拥有一个IP地址，所以我们通常的IP地址是路由器给我们生成的IP地址，路由器里面会记录我们的MAC地址。而MAC地址是全球唯一的，除去人为因素外不可能重复。举一个现实生活中的例子，IP地址就如同是我们居住小区的地址，而MAC地址就是我们住的那栋楼那个房间那个人。关于MAC地址，如果我没讲清楚，可点击连接，查看百度。以下内容摘抄自《图解HTTP》

   使用 ARP 协议凭借 MAC 地址进行通信

   IP 间的通信依赖 MAC 地址。在网络上，通信的双方在同一局域网（LAN）内的情况是很少的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的 MAC 地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用 ARP 协议（Address Resolution Protocol）。ARP 是一种用以解析地址的协议，根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址

    感兴趣的可以参考ARP协议（Address Resolution Protocol）,题外话，从文档上来看，百度百科要比维基百科介绍的好的多。

　你向另外一台电脑发送一条信息，怎么再茫茫人海中瞬间找到对方，以下是图示：

 　　1.2 TCP（传输控制协议）　

　　如果说IP协议是找到对方的详细地址。那么TCP协议就是把安全的把东西带给对方。各有分工，互不冲突。

      按层次分，TCP属于传输层，提供可靠的字节流服务。什么叫字节流服务呢？这个名字听起来让人不知所以然，下面听下我通俗的解释。所谓的字节流，其实就类似于信息切割。比如你是一个卖自行车的，你要去送货。安装好的自行车，太过庞大，又不稳定，容易损伤。不如直接把自行车拆开来，每个零件上都贴上收货人的姓名。最后送到后按照把属于同一个人的自行车再组装起来，这个拆解、运输、拼装的过程其实就是TCP字节流的过程。

     我们看下严谨的学术表达是怎样的：

     所谓的字节流服务（Byte Stream Service）是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment）为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之，TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。

     为了确保信息能够确保准确无误的到达，TCP采用了著名的三次握手策略（three-way handshaking）.下面我写一段对话来模拟下这三次握手。

　　1.3 UDP（用户数据报协议）

　　UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

（1） UDP是一个非连接的协议，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。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。

UDP的包头结构： 源端口 16位 目的端口 16位 长度 16位 校验和 16位

　　1.4 ICMP（网际控制报文协议）

• 1、ICMP简介
• 2、ICMP类型
• 3、目的不可达(Destination Unreachable Message)
• 4、超时(Time Exceeded Message)
• 5、参数错误报文(Parameter Problem Message)
• 6、源冷却(Source Quench Message)
• 7、重定向(Redirect Message)
• 8、请求回显或回显应答(Echo or Echo Reply Message)
• 9、时间戳或时间戳请求(Timestamp or Timestamp Reply Message)
• 10、信息请求或信息响应
• 总结
• 参考

 http://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/3811262.html#_label0 

　　1.5 ARP（地址解析协议）

ARP协议简介
    ARP，全称Address Resolution Protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。

数据链路如以太网或令牌环网都有自己的寻址机制，这是使用数据链路的任何网络层都必须遵守的，IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址（MAC地址）传输以太网数据包，设备驱动程序从不检查IP数据报中的目的IP地址。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为目的硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。

1 ARP帧结构
ARP帧的具体结构，如图1 ARP帧结构 所示。

以太网帧头中的前两个字段是以太网的目的地址和源地址。目的地址为全1时为广播地址。

两个字节长的以太网帧类型表示后面数据的类型。对于ARP请求或应答来说，该字段的值为0X0806.
硬件类型字段：指明了发送方想知道的硬件地址的类型，以太网的值为1；

协议类型字段：表示要映射的协议地址类型，IP为0X0800；
硬件地址长度和协议地址长度：指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP帧就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用。对于以太网上IP地址的ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4；
操作字段：用来表示这个报文的类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4；
发送端的以太网地址：源主机硬件地址，6个字节；
发送端IP地址：发送端的协议地址（IP地址），4个字节；
目的以太网地址：目的端硬件地址，6个字节；
目的IP地址：目的端的协议地址（IP地址），4个字节。

2 ARP的工作原理  

    在硬件层次上进行的数据帧交换必须有正确的接口地址（即硬件地址），但是，TCP/IP有自己的地址：32 bit的IP地址，知道主机的IP地址并不能让内核（如以太网驱动程序）发送一帧数据给主机，内核必须知道目的端的硬件地址才能发送数据，ARP的功能是在32 bit的IP地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射。从逻辑Internet地址到对应的物理硬件地址需要进行翻译，这就是ARP的功能。

ARP高效运行的关键是由于每个主机上都有一个ARP高速缓存。这个高速缓存存放了最近Internet地址到硬件地址之间的映射记录。高速缓存中每一项都有一个默认的生存时间，起始时间从被创建时开始算起。

ARP高速缓存中的表项一般都要设置超时值，完整的表项（如IP地址有相应的MAC地址对应的表项）设一个超时值（例如20分钟），不完整的表项（IP地址没有相应的MAC地址对应，即不存在此主机的表项）设置另外一个超时值（例如3分钟）。如果表项被再次使用时未超时，它的超时值会被重新设定为默认值；如果表项被再次使用时已超时，表明这个表项不可信，需要重新发送ARP请求更新此表项。

在Windows操作系统中，可以在：开始－>运行，输入cmd，进入控制台，执行arp/?可以查看ARP的所有命令。
ARP的工作原理如下：
1、首先，每台主机都会在自己的ARP高速缓冲区 (ARP Cache)中建立一个 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。
2、当源主机需要将一个数据包发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接使用此MAC地址；如果没有，主机就先将目标主机的IP地址与自己的子网掩码进行"与"操作，以判定目标主机与自己是否位于同一网段内。假如目标主机与自己在同一网段内，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址；如果目的主机在一个远程网络上，那么就通过路由器等路由设备转发此ARP请求到远程网络中广播。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。
3、源主机和目的主机在一个网络内的情况下：网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP和自己的IP地址是否一致。如果不相同就不回应，但是该主机仍然会检查自己的ARP高速缓存，如果此请求的源IP地址已经在高速缓存中，那么就用ARP请求帧中的发送端硬件地址对高速缓存中相应的内容进行更新；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP响应数据包，告诉它需要查找的MAC地址；

如果源主机和目的主机不在一个网络内， ARP请求将由路由器转发至其它网络。如果能找到目的主机，就将此路由器的MAC地址当作目的主机的网络地址发给源主机，以后源主机和目的主机之间的信息交换都要经过此路由器，这个路由器就被称作ARP代理；如果没有找到目的主机，在ARP高速缓存中会产生一条不完整的表项记录下来。
4、源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。

3 免费ARP

    免费ARP是指主机发送ARP查找自己的MAC地址。这通常发生在系统引导期间进行接口配置的时候。

    免费ARP有两方面的作用：

　　1、 一个主机可以通过它来确定另一个主机是否设置了相同IP地址。主机并不希望对此请求有一个回答。但是，如果收到一个回答，它会在日志上产生一个错误消息。这样就可以警告系统管理员，某个系统配置有误。

　　2、 如果发送免费ARP的主机正好改变了硬件地址（例如：换了一块网卡）那么这个ARP请求可以使其它主机高速缓存中旧的硬件地址进行相应的更新。

4 ARP欺骗

    ARP欺骗是指通过一定的手段使自己拥有其它的身份，从而达到欺骗的目的。ARP协议的工作原理决定ARP欺骗只会存在于局域网内。

ARP欺骗主要分为二种，一种是对路由器ARP表的欺骗；另一种是对内网主机的网关欺骗。 
     第一种ARP欺骗的原理是―――截获网关数据。它通知路由器一系列错误的内网MAC地址，并按照一定的频率不断通知路由器，使真实的地址信息无法保存在路由器中，结果路由器的所有数据只能发送给错误的MAC地址，造成正常主机无法收到信息。

　　第二种ARP欺骗的原理是―――冒充网关。它的原理是冒充网关，不停的向网络中发送构造好的广播ARP帧，让其它主机的ARP高速缓存中保存的网关的IP地址对应的MAC地址是本机的MAC地址，让被欺骗的主机向本机发数据，本机就可以截获这些数据，如果本机向外转发这些数据，那些被欺骗的主机感觉一切正常，它们感觉不到数据已经被截获了；本机如果不转发这些数据，那些被欺骗的主机就无法对外进行通信了。

　　当然，还有其它欺骗方式：如欺骗某一台主机、用ARP进行泛洪攻击等。

5 ARP欺骗攻击的防范

　　1、建立MAC数据库，把局域网内所有网卡的MAC和对应的IP地址记录下来，以便及时查询备案。

　　2、用监控软件可以监控是否受到ARP攻击。例如网关监听：网关上面使用监控程序截取每个ARP帧，用分析软件分析这些ARP帧。ARP欺骗攻击的帧一般有以下两个特点，满足之一可视为攻击帧：（1）以太网数据包头的源地址、目标地址和ARP数据帧的协议地址不匹配；（2）ARP数据包的发送和目标地址不在自己网络网卡MAC数据库内，或者与自己网络MAC数据库 MAC－>IP不匹配。查看这些数据包（以太网数据包）的源地址(也有可能伪造)，就大致知道哪台机器在发起攻击了。

 2、IPX/SPX协议

 　　IPX/SPX（网际包交换/序列包交换）需要确保运行在NetWare 3.2版本及更低版本的局域网可以互操作，并能用于运行NetWare操作系统更高版本的局域网上。其他的网络操作系统，如Windows Server 2008和工作站操作系统如Windows 7，能使用IPX/SPX协议与Novell NetWare系统进行网际互联。在Windows系统中，IPX/SPX被称为NWLink。

　　IPX/SPX的核心协议

　　IPX协议

　　SPX协议

　　SAP协议

　　NCP协议

3、 NetBIOS协议和NetBEUI协议

4、Apple Talk协议　　

　　从事艺术或教育的商业团体和事业机构，如广告公司、学校以及绘图公司，常常使用Apple Macintosh计算机。

本文转自大数据躺过的坑博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/zlslch/p/6002795.html，如需转载请自行联系原作者