TCP/IP協(xié)議族

TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)是用于計(jì)算機(jī)通信的一個(gè)協(xié)議族。

TCP/IP協(xié)議族包括諸如Internet協(xié)議(IP)、地址解析協(xié)議(ARP)、互聯(lián)網(wǎng)控制信息協(xié)議(ICMP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)、傳輸控制協(xié)議(TCP)、路由信息協(xié)議(RIP)、Telnet、簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)、域名系統(tǒng)(DNS)等協(xié)議。

1. 應(yīng)用層 應(yīng)用層包含一切與應(yīng)用相關(guān)的功能，我們經(jīng)常使用的HTTP、FTP，Telnet、SMTP等協(xié)議都在這一層實(shí)現(xiàn)。

2. 傳輸層 傳輸層負(fù)責(zé)提供可靠的傳輸服務(wù)。在該層中，典型的協(xié)議是TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)。其中，TCP提供可靠、有序的，面向連接的通信服務(wù);而UDP則提供無(wú)連接的、不可靠用戶數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。

3. 網(wǎng)際層 網(wǎng)際層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)間的尋址和數(shù)據(jù)傳輸，在該層中，典型的協(xié)議是IP(Internet Protocol)。

4. 網(wǎng)絡(luò)接口層 最下面一層是網(wǎng)絡(luò)接口層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸.網(wǎng)絡(luò)接口層在發(fā)送端將上層的IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝成幀后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上;數(shù)據(jù)幀通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)接收端時(shí)，該結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)數(shù)據(jù)幀拆封，并檢查幀中包含的MAC地址。如果該地址就是本機(jī)的MAC地址或者是廣播地址，則上傳到網(wǎng)絡(luò)層，否則丟棄該幀。

圖1 TCP/IP協(xié)議棧

HTTP是一個(gè)客戶端終端(用戶)和服務(wù)器端(網(wǎng)站)請(qǐng)求和應(yīng)答的標(biāo)準(zhǔn)(TCP)。通過(guò)使用Web瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)爬蟲或者其它的工具，客戶端發(fā)起一個(gè)HTTP請(qǐng)求到服務(wù)器上指定端口(默認(rèn)端口為80)。我們稱這個(gè)客戶端為用戶代理程序(user agent)。應(yīng)答的服務(wù)器上存儲(chǔ)著一些資源，比如HTML文件和圖像。我們稱這個(gè)應(yīng)答服務(wù)器為源服務(wù)器(origin server)。在用戶代理和源服務(wù)器中間可能存在多個(gè)中間層，比如代理，網(wǎng)關(guān)，或者隧道(tunnel)。

盡管TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)上最流行的應(yīng)用，HTTP協(xié)議中，并沒有規(guī)定必須使用它或它支持的層。事實(shí)上，HTTP可以在任何互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議上，或其他網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)。HTTP假定其下層協(xié)議提供可靠的傳輸。因此，任何能夠提供這種保證的協(xié)議都可以被其使用。因此也就是其在TCP/IP協(xié)議族使用TCP作為其傳輸層。

通常，由HTTP客戶端發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求，創(chuàng)建一個(gè)到服務(wù)器指定端口(默認(rèn)是80端口)的TCP連接。HTTP服務(wù)器則在那個(gè)端口監(jiān)聽客戶端的請(qǐng)求。一旦收到請(qǐng)求，服務(wù)器會(huì)向客戶端返回一個(gè)狀態(tài)，比如"HTTP/1.1 200 OK"，以及返回的內(nèi)容，如請(qǐng)求的文件、錯(cuò)誤消息、或者其它信息。

圖2 組成元素

如圖，web服務(wù)器接入于公網(wǎng)，ip地址為61.155.154.42， url為www.demo.com。 資源文件包括index.html，index.js，index.css，others位于服務(wù)器的虛擬根目錄下，index.html索引文件index.js，index.cs

若用戶在瀏覽器的地址欄中輸入www.demo.com并回車鍵確認(rèn)，則將觸發(fā)以下流程：

· 瀏覽器所在客戶端主機(jī)通過(guò)DNS查詢，獲取www.demo.com所對(duì)應(yīng)的ip地址，并作為客戶端與該ip地址對(duì)應(yīng)的服務(wù)端建立http連接

· 瀏覽器向服務(wù)器發(fā)起http根請(qǐng)求，瀏覽器從本機(jī)取出根文件index.html并回應(yīng)瀏覽器

· 瀏覽器從根請(qǐng)求回應(yīng)中解析index.html文件中所引入的資源文件列表index.js，index.css等文件

· 瀏覽器再次分別向服務(wù)器發(fā)起index.js，index.css等文件請(qǐng)求

· 瀏覽器獲取所有文件之后，解析渲染出所有資源文件，提供ui接口給用戶

圖4 資源獲取流程

http代理服務(wù)器即是一個(gè)http協(xié)議的中繼。其所完成的任務(wù)是插入瀏覽器與服務(wù)器之間的通信，截獲瀏覽器的http請(qǐng)求，并模擬瀏覽器向服務(wù)器發(fā)起http請(qǐng)求，并把服務(wù)器的http回應(yīng)，轉(zhuǎn)回應(yīng)于瀏覽器。這個(gè)動(dòng)作對(duì)應(yīng)瀏覽器來(lái)說(shuō)，是透明的，

但是對(duì)于開發(fā)者來(lái)說(shuō)，可以在代理服務(wù)器上做手腳，修改雙向的報(bào)文?？梢酝ㄟ^(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)http代理，其一為應(yīng)用程序代理，其二tcp代理，其特征分別為：

應(yīng)用層代理，瀏覽器與代理服務(wù)器，代理服務(wù)器與服務(wù)器兩個(gè)通信組隊(duì)之間，分別建立tcp連接，并進(jìn)行tcp數(shù)據(jù)傳輸。代理服務(wù)器與瀏覽器握手之后，截獲瀏覽器發(fā)出的GET報(bào)文，獲取HOST字段與服務(wù)器握手，并把GET報(bào)文進(jìn)行處理之后，轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，等待服務(wù)器的回包，并轉(zhuǎn)發(fā)給瀏覽器。整個(gè)流程可以在應(yīng)用層完成。

可以看出代理服務(wù)器對(duì)客戶端上來(lái)的GET報(bào)文有修改

1、HTTP/1.1修改為HTTP/1.0, 這樣修改有兩個(gè)作用，服務(wù)器對(duì)HTTP/1.0請(qǐng)求的回應(yīng)報(bào)文沒有Content-Length, 或CHUNCK的標(biāo)示，而這兩個(gè)標(biāo)示與應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度相關(guān)，如果采用HTTP/1.1的請(qǐng)求，則在修改服務(wù)器的回包之后(回包長(zhǎng)度發(fā)生變化)，需要重新修改Content-Length或CHUNCK兩個(gè)屬性的值，而這兩個(gè)值的修改增加了開發(fā)的難度;

2、服務(wù)器對(duì)HTTP/1.0回應(yīng)不會(huì)保持長(zhǎng)連接，即圖中服務(wù)器響應(yīng)index.html之后，tcp連接關(guān)閉，這樣對(duì)于代理軟件來(lái)說(shuō)，軟件容易穩(wěn)定，降低了開發(fā)難度。

TCP層代理

? TCP報(bào)文插入

在TCP層做報(bào)文注入，涉及到了修改報(bào)文雙向sequence, ack-sequence值的問題。原因在于seq值與ack值與實(shí)際報(bào)文長(zhǎng)度相關(guān)，如果修改了報(bào)文長(zhǎng)度，顯然需要修改seq, ack值：

圖6 TCP之SEQ與ACK

? TCP層代理報(bào)文插入

如圖7所示，代理需要維護(hù)兩個(gè)狀態(tài)機(jī)，收到服務(wù)端帶fin報(bào)文的數(shù)據(jù)包之后，和服務(wù)端完成結(jié)束握手;同時(shí)去除fin報(bào)文的fin標(biāo)志，把改報(bào)文發(fā)給瀏覽器，同時(shí)完成和瀏覽器的報(bào)文插入以及結(jié)束握手：

圖7 TCP之SEQ與ACK

? TCP層代理狀態(tài)機(jī)

1. Eth0收到http報(bào)文的結(jié)束幀(帶fin)

2. 代理去掉fin標(biāo)志

3. 代理插入一段報(bào)文，并加上fin標(biāo)志

4.瀏覽器對(duì)原始的http結(jié)束報(bào)文回應(yīng)fin：

問題：看起來(lái)服務(wù)器到瀏覽器的fin報(bào)文，并沒有被代理扔掉，故而瀏覽器收到了兩幀fin報(bào)文。