网络协议深度探讨：握手如何构建安全连接
一、引言
随着互联网的普及和快速发展，网络安全问题日益受到人们的关注。
网络协议作为计算机之间通信的规范，其安全性至关重要。
握手过程作为网络协议中的关键环节，对于建立安全连接具有举足轻重的作用。
本文将深度探讨网络协议的握手过程，以及如何通过握手构建安全连接。
二、网络协议概述
网络协议是计算机之间进行通信时，为了实现信息共享、传递数据所遵循的一组规则。
常见的网络协议包括TCP/IP、HTTP、HTTPS等。
这些协议在数据传输过程中，通过一系列握手过程确保数据的安全性和可靠性。
三、握手过程
握手是网络协议中用于建立连接的初始过程。以TCP协议为例，其三次握手过程如下：
1. 客户端发送连接请求报文段（SYN）到服务器，请求建立连接。
2. 服务器收到SYN报文段后，发送确认报文段（SYN-ACK）给客户端，同时准备好接收客户端的数据。
3. 客户端收到SYN-ACK报文段后，发送确认报文段（ACK）给服务器，此时连接建立完成。
在这个过程中，双方通过交换报文段来确认对方的存在和能力，以确保安全地建立连接。
除此之外，还有其他协议如HTTPS的握手过程更加复杂，涉及加密和证书验证等环节。
四、如何通过握手构建安全连接
1. 确保网络协议的安全性：选择安全的网络协议是构建安全连接的基础。如HTTPS协议相对于HTTP协议，通过SSL/TLS加密技术，确保数据传输过程中的安全性。
2. 使用加密技术：握手过程中，加密技术的应用至关重要。例如，在HTTPS协议的握手过程中，服务器和客户端会通过交换证书和加密参数来协商加密方法，确保数据传输的安全性。
3. 认证和授权：握手过程中需要进行身份认证和授权。例如，在HTTPS协议中，通过验证服务器证书来确认服务器的身份；在某些协议中，还需要进行用户身份验证和授权，以确保只有合法用户才能建立连接。
4. 防范中间人攻击：在握手过程中，需要采取一系列措施来防范中间人攻击。例如，使用公钥基础设施（PKI）来验证证书的真实性；采用前向保密技术，确保即使某个时刻的通信内容被截获，也无法获取后续通信的内容。
5. 监控和日志记录：通过监控握手过程并记录日志，可以及时发现异常行为并采取相应的安全措施。例如，通过检查握手失败的原因，可以判断网络是否存在异常；通过记录日志，可以在发生安全事件时进行溯源和调查。
五、结论
网络协议的握手过程是构建安全连接的关键环节。
为了确保网络安全，我们需要深入了解各种网络协议的握手过程，并采取一系列安全措施来构建安全连接。
这包括选择安全的网络协议、使用加密技术、进行身份认证和授权、防范中间人攻击以及监控和日志记录等。
只有确保握手过程的安全性，才能保障整个网络通信的安全性。
随着技术的不断发展，网络安全面临的挑战也在不断增加。
我们需要不断学习和研究新的网络安全技术，以提高网络协议的安全性，从而更好地保护用户的隐私和数据安全。
归纳什么场合需要什么样的协议和网络连接
各种网络协议知识归纳:不同协议所属的层次：IPIP地址一开始是分类编址，到了20世纪90年代更换为无分类编址。
分类编址时IP地址共有五类ABCDE。
对于ABC类地址，IP地址都可以划分为网络标识和主机标识。
从一个IP地址中提取网络地址要用网络掩码和IP地址进行与运算。
IP地址最初是两级编址，但是这会存在极大的地址浪费，并且不利于管理。
在子网划分中，一个网络被划分成若干个较小的子网络，其中每个子网都有自己的子网掩码。
每个网络中都有两个特殊地址：主机标识为0表示网络地址，不指向某个主机；主机标识全为1表示直接广播地址，所有主机都会接受这种类型的目的地址的分组。
IP是一种不可靠的无连接数据报协议，分组可能在四种情况下丢失：1）校验失败；2）TTL超时；3）途中路由器不能分片；4）途中路由器缓冲区溢出导致丢包。
和分片相关的字段有：标识、标志和分片偏移。
其中分片偏移表示的是分片在整个数据报中的相对位置。
这是数据在原始数据报中的偏移，以8字节为度量单位。
IP分组中的校验和仅覆盖首部，而不管数据。
校验和的计算为：将分组首部划分为n位的段（n通常为16）。
把这些段反码相加，得到的和的长度也是n位。
再把这个和取反码就得出校验和。
接收端解析时，只需要将首部反码相加然后取反码，判断是否为0即可。
ARP一个IP分组可以通过咨询路由表找出下一跳的IP地址。
但是，既然IP使用的是数据链路层的服务，它就需要知道下一跳的物理地址。
通过ARP可以做到这一点。
IP地址是逻辑地址，MAC地址是物理地址。
ARP把逻辑地址映射为物理地址，RARP把物理地址映射为逻辑地址。
任何时候，当主机或路由器需要找出这个网络上的另一个主机或路由器的物理地址时，它就可以发送一个ARP查询分组。
这个分组包括发送方的物理地址和IP地址以及接收方的IP地址。
因为发送方不知道接收方的物理地址，所以这个查询分组会在网络上进行广播。
网络上的每一台主机或路由器都会接受并处理这个ARP查询分组，但只有期待的接收方才能认出是自己的IP地址，并返回一个ARP响应分组。
这个响应分组包含有接收方的IP地址和物理地址。
这个分组利用收到的查询分组中的物理地址以单播方式直接发送给查询者。
ICMPIP协议没有差错报告或差错纠正机制。
IP协议还缺少主机和管理查询所需要的机制。
ICMP是为了弥补上述缺陷设计的。
ICMP本身是一个网络层协议。
但是，它的报文并不是直接传递给数据链路层。
实际上，ICMP报文首先要封装成IP数据报，然后才被传递到下一层。
ICMP报文分为两类：差错报告报文和查询报文。
ICMP利用源IP地址把差错报文发送给数据报的源点。
单播路由协议今天的互联网非常庞大，以至于仅使用一种路由选择协议无法处理更新所有路由器的路由表。
为此，互联网需要划分为多个自治系统。
一个自治系统就是在一个管理机构管辖下的一组网络和路由器。
在AS内部的路由选择称为域内路由选择。
AS之间的路由选择称为域间路由选择。
AS内可以选择一个或多个路由选择协议，但是AS之间只能使用一种域间路由选择协议。
域内有两种路由选择协议：距离向量和链路状态。
域间有一种路由选择协议：路径向量。
路由信息协议（RIP）是对距离向量协议的实现。
开放最短路径优先（OSPF）协议是对链路状态的实现。
边界网关协议（BGP）是对路径向量协议的实现。
运输层运输层协议的首要任务是提供进程到进程的通信。
运输层需要在两个层次实现流量控制：从发送方的运输层到发送方的应用层以及从接收方的运输层到发送方的运输层。
可以看出，流量控制的通信可以通过从消耗者向生产者发送信号来实现。
当发送的运输层缓存满溢时，它就通知应用层停止传递报文块，而当它又有了空位置时，就通知应用层继续传递报文块。
当接收方的运输层满溢时，它就通知发送方的运输层停止发送分组，而当它又有空位置时，就通知发送方的运输层继续发送分组。
差错控制需要解决下面的问题：1）检测并丢弃损坏的分组；2）识别重复的分组并丢弃它们；3）跟踪丢失和丢弃的分组并重传它们；4）保存失序到达的分组，直至缺失的分组全部抵达。
TCP序号：定义了指派给本报文段第一个数据字节的编号。
HLEN（首部长度）：这个4位段指出TCP首部一共有多少个4字节。
窗口尺寸：发送方允许的接收窗口大小，表示发送方现在可以接收多少数据。
校验和：与UDP一样，但是UDP的校验和是可选的，TCP是强制性的。
校验部分包括：伪首部、TCP首部和应用层的数据。
TCP建立连接利用三步握手：客户首先发送一个SYN报文段，然后服务器回复一个SYN+ACK报文段，最后客户端发送一个ACK报文段。
SYN报文段不携带任何数据，但是它要消耗一个序号，即当发送数据时，序号应当加1。
TCP终止连接也是通过三步握手：首先客户TCP收到客户进程发来的关闭命令后，就发送一个FIN报文，之后服务器发送一个FIN+ACK报文段，最后客户TCP发送一个ACK报文段。
FIN报文段不携带数据，但是要消耗一个序号。
DHCP一台主机启动后，DHCP是第一个运行的客户/服务器应用程序。
也即，当一台主机启动后，如果他认为自己应当连接到Internet，但又不知道自己的IP地址，DHCP就以引导程序的身份发挥作用当前计算机要连接到网络需要四种信息：1）计算机的IP；2）计算机的子网掩码；3）一个路由器的IP地址；4）DNS服务器的IP地址。
在DHCP之前，RARP也曾被用来从一个物理地址映射为一个IP地址。
但是现在已经被淘汰，原因有二：1），RARP利用了数据链路层的广播服务，这也就表示每个网络上都必须存在一台RARP服务器；2）RARP只能提供计算机的IP地址，但如今的计算机需要上述四种信息。
tcp是怎样建立连接和释放连接的
TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。
当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYN，ACK。
这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。
第一次握手：建立连接时，客户端发送SY…
什么是自动握手协议？
TCP/IP是很多的不同的协议组成，实际上是一个协议组，TCP用户数据报表协议(也称作TCP传输控制协议，Transport Control Protocol。
可靠的主机到主机层协议。
这里要先强调一下，传输控制协议是OSI网络的第四层的叫法，TCP传输控制协议是TCP/IP传输的6个基本协议的一种。
两个TCP意思非相同。
)。
TCP是一种可靠的面向连接的传送服务。
它在传送数据时是分段进行的，主机交换数据必须建立一个会话。
它用比特流通信，即数据被作为无结构的字节流。
通过每个TCP传输的字段指定顺序号，以获得可靠性。
是在OSI参考模型中的第四层，TCP是使用IP的网间互联功能而提供可靠的数据传输，IP不停的把报文放到 网络上，而TCP是负责确信报文到达。
在协同IP的操作中TCP负责：握手过程、报文管理、流量控制、错误检测和处理（控制），可以根据一定的编号顺序对非正常顺序的报文给予从新排列顺序。
关于TCP的RFC文档有RFC793、RFC791、RFC1700。
在TCP会话初期，有所谓的“三握手”：对每次发送的数据量是怎样跟踪进行协商使数据段的发送和接收同步，根据所接收到的数据量而确定的数据确认数及数据发送、接收完毕后何时撤消联系，并建立虚连接。
为了提供可靠的传送，TCP在发送新的数据之前，以特定的顺序将数据包的序号，并需要这些包传送给目标机之后的确认消息。
TCP总是用来发送大批量的数据。
当应用程序在收到数据后要做出确认时也要用到TCP。
由于TCP需要时刻跟踪，这需要额外开销，使得TCP的格式有些显得复杂。
