网络协议实战教程,看这一篇,面试无忧!

大家好,我是小谭。

说起网络协议,我相信N多N多测试小伙伴都hold不住它,也有很多学习软件测试的初学者,倒在了它的面前。如果你不是计算机科班出身,或者你是科班出身,但在大学里,没有好好学习,那么,你大概率会折戟沉沙……

在本期项目实战中,我将尽可能的、最大限度的、用通俗易懂的语言讲解网络协议;同时,我也会搭配上手操作,助你加深印象。

怎么说呢,骗个关注,不过分吧?

TCP/IP协议理论

1. TCP/IP协议是一大堆协议的集合

比如熟悉的TCP(传输控制协议)、IP(网际协议)、HTTP(超文本传输协议)、HTTPS(安全的 HTTP)、SSL(安全套接字层)、SMTP(简易邮件传输协议)、FTP(文件传输协议)、NTP(网络时间协议)等等。

只不过,因为TCP、IP协议是两个很重要的协议,故用他俩命名了。

2. TCP/IP协议分为四层

即,数据传输一次主要经历以下4个步骤,从上到下为:应用层,传输层,网络层,链路层。

还有一种是教科书里常见的的OSI七层模型。

作为测试,无需过多关心七层OSI模型,掌握TCP/IP的四层即可。

TCP/IP协议实战

访问程序员小谭的官网testtalking.com,并用Wireshark软件(自行下载并安装)抓包。

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看图,和下面的理论做对应理解。

1. 应用层

作用定义数据格式并按照对应的格式解读数据。

操作:选中Wireshark抓的包,展开Hypertext Transfer Protocol。我们能看到,应用层定义了HTTP协议来规范数据格式,定义了请求数据格式为Accept,当对方接收到请求后,就知道该用什么格式来解析和处理。

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理解:你想白嫖程序员小谭的项目,我给了规则——必须关注我。那么,你就必须要关注我。

2、传输层

作用定义端口,标识应用程序身份,实现端口到端口的通信

操作:展开Transmission Control Protocol。我们可以看到,TCP协议定义了80端口,当数据包到达主机(testtalking服务器)以后,就可以根据端口号找到对应的应用。

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理解:你要关注程序员小谭。但我有程序员小谭、小谭测试、测小谭试几个号,可不能关注错了。

另外,这里还涉及到一道高频面试题:TCP和UDP的区别。

他俩,最主要的区别就在传输层。UDP协议没有确认机制,数据包一旦发出,无法知道对方是否收到,可靠性差;TCP协议可以简单理解为有确认机制的UDP协议,即每发出一个数据包都要求确认,如果有一个数据包丢失,就收不到确认,发送方就必须重发这个数据包。

理解:UDP——你点了关注,但并不知道真的关注上了没;TCP——你点了关注,OK,小谭确认了你的眼神。

tips:请记住TCP的这个特点,下一篇文章会用到!

3、网络层

作用定义网络地址、区分网段、子网内MAC寻址、对于不同子网的数据包进行路由。

操作:展开Internet Protocol。这个简单,IP协议定义了地址,告诉你数据要传输到哪个目的地(IP为121.5.121.205的testtalking的服务器)。

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理解:关注了程序员小谭,你和小谭勾搭上了。

4、链路层

作用对电信号进行分组并形成数据帧,并以广播的形式通过物理介质发送给接收方。

操作:展开Ethernet。我们可以看到,网卡Ethernet地址就是数据包的发送MAC地址(Src:本机电脑)和接收MAC地址(Dst:testtalking服务器)。

有了地址以后,以太网采用广播形式,把数据包发给接收方。接收方会读取目标MAC地址(Source),并和自己的MAC地址进行对比。如果相同就做下一步处理;如果不同,就丢弃这个包。

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没了。

四层协议,就是这么简单!再附送一张让你脑壳疼的分层图。

tips:看看就好~

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三次握手和四次挥手理论

说起测试工程师的面试,有一道经典题——什么是(为什么要)三次握手和四次挥手。

曾几何时,我也为这道题折过腰。但时过境迁,现在再来讲解它,so easy~

首先,我们从现实生活中理解:

1、握手:同他人建立关系;

2、挥手:拜拜了,您勒。

其次,再从理论层面理解:

1、三次握手:建立可靠的连接。使双方能确认自己与对方的发送与接收功能正常。

2、四次挥手:断开连接。但是,握手了三次,为什么要挥手四次呢?这块搭配下面的实战更好理解,所以我先卖个关子,不跟大家讲太多。

三次握手实战

访问testtalking.com网站,用Wireshark抓首页的GET请求,然后点击鼠标右键,追踪TCP流。

筛选命令:http.request.methodGET && ip.dst121.5.121.205

121.5.121.205 是testtalking.com服务器的ip

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追踪后,你可以对照着我的图片,查看到三次握手和四次挥手的记录。

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①source指报文发起方

②121.5.121.205是testtalking.com服务器的ip,打码的xxxx.238是我本机电脑的ip。

上文我们说道,TCP在收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。建立稳定的TCP连接,需要三次握手,即,

  1. 读者:小谭,你听得到么?我想给你三连点赞。
  2. 小谭:我听到你的承诺了,说话算数!
  3. 读者:小谭,我要三连点赞了。

1、第一次握手

读者:小谭,你听得到么?我想给你三连点赞。

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建立连接时,客户端(你的浏览器)发送 SYN 报文到服务器(testtalking),等待服务器确认。

SYN:同步序列编号Synchronize Sequence Numbers的简写

客户端向服务器发送连接请求包时:

①将SYN Set为1

②发送序号 Seq (Sequence number)为0

2、第二次握手

小谭:我听到你的承诺了,说话算数!

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服务器收到客户端发过来的报文,并且因为SYN=1,服务器知道客户端想建立连接,于是开始处理:

①服务器设置确认序号ACK为1

ACK:确认序号Acknowledgement Number的简写。

ACK是如何计算的?ACK = Seq(第一次握手的Seq值)+1 = 0+1 =1

②设置SYN为1

③将该TCP报文(发送序号Seq=0)发送给客户端。

3、第三次握手

读者:小谭,我要三连点赞了。

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客户端收到服务器的SYN+ACK包,也会给服务器发送一个确认序号ACK,发送后,客户端和服务器TCP连接成功,完成三次握手。

ACK = 发送序号Seq(第二次握手的)+1 = 0+1 =1

综上所述

一个完整的三次握手为:客户端请求(SYN)-> 服务器应答(SYN+ACK)-> 客户端确认(SYN)。完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据。

嗯嘛,你可以给本文点赞了~

此时,你再看这张网图,是不是能看懂了?

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四次挥手实战

TCP建立连接要三次握手,但断开连接为什么要多一次呢?

说得简单点:告别是双向的,且谁都可以发起,并且对方要确认。A告诉B,B确认,B再告诉A,A确认,一共四次。

以本次实战举例,挥手阶段,服务器是首次发起方。即,

  1. 小谭:朋友们,下篇文章再见。
  2. 读者:好的。
  3. 读者:小谭,下篇文章我们继续点赞。
  4. 小谭:好的。

1、第一次挥手

小谭:朋友们,下篇文章再见。

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服务器(testtalking)给客户端(你的浏览器)发送TCP包,用来关闭服务器到客户端的数据传送,即,

①将FINACK置为1

FIN:Finish的简称。代表要关闭连接。

②发送序号Seq为482(你的可能不是482,对照着看)

③确认序号Ack为803(同上)

2、第二次挥手

读者:好的。

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客户端收到服务器的FIN后,会做确认:

①发回一个ACK,置为1

②发送序号Seq = 803(为收到的第一次挥手确认序号Ack)

③确认序号Ack = 483(为收到的第一次挥手发送序号+1=482+1=483)

3、第三次挥手

读者:小谭,下篇文章我们继续点赞。

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客户端(你的浏览器)给服务器(testtalking)发送TCP包,用来关闭客户端到服务器的数据传送。

①发送一个FINACK,置为1

②发送序号Seq = 803(你的可能不是803,对照着看)

③确认序号Ack = 483(为收到第一次挥手发送序号+1=482+1=483)

4、第四次挥手

小谭:好的。

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服务器收到客户端发送的FIN之后,

①发回一个ACK,置为1

②发送序号Seq = 483 (为收到的第一次挥手发送序号Seq+1=482+1=483)

③确认序号Ack=804(为收到的第三次挥手的发送序号Seq+1=803+1=804)

综上所述

一个完整的四次握手为:A请求断开(FIN+ACK)-> B应答(ACK)-> B请求断开(FIN+ACK)-> A应答(ACK)。完成四次挥手后,客户端与服务器断开连接。

此时,你再看这张网图,是不是能看懂了?

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三次握手和四次挥手总结

TCP为什么要三次握手和四次挥手?

标准答案:TCP是面向连接的通信方式, 采取此方式能大大提高数据通信的可靠性,使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了连接, 为数据正式传输打下了可靠的基础。

个人理解答案:

三次握手:A说我来了。B说你来吧。A说那我来了。

四次挥手:A说我走了。B说你走吧。B说我也走了,A说你走吧。

HTTP和HTTPS

原计划,我本来打算写写HTTP和HTTPS,但后面我发现没多大必要。

一是因为HTTP的知识点比较简单,你去网上随便搜一两篇文章就能入个门;二是这块不好写实操教程,要掌握它们,就一条路:

  1. 先自己看知识点
  2. 跟着知识点,访问一个http://的网页和一个https://的网页,研究研究
  3. 再回去看一遍知识点

所以,掌握HTTP和HTTPS的关键便成了——去哪儿看知识点,看什么样的知识点。

网上虽有文章和视频,但我更推荐你看一本书——《图解HTTP》。

此书带配图,言简易懂,并且,书中的重点内容,书中哪部分在工作中用得较多,我也勾选了出来。

你按照我勾选的内容,做重点掌握和理解,准没错!

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对了,这本书有电子档,不想买实体书的小伙伴,可联系我获取。

posted @ 2022-01-28 18:41  程序员小谭  阅读(99)  评论(0编辑  收藏  举报