详细阐述 TCP、UDP、ICMPv4 和 ICMPv6 协议-以及防火墙端口原理优雅草卓伊凡

详细阐述 TCP、UDP、ICMPv4 和 ICMPv6 协议-以及防火墙端口原理优雅草卓伊凡

知其然不知其所以然，不然就会死记硬背，如果我们通晓原理我们对知识掌握是非常牢固的，今天优雅草卓伊凡在给甲方新配置项目添加端口信息的时候，想了下这个，有必要深入学习和理解巩固知识，我们通常添加的端口 过的协议都是tcp

并且卓伊凡发现轻量云服务器和云服务器防火墙也是有区别的

1. TCP（传输控制协议）

• 原理： TCP 是一种面向连接的、可靠的传输层协议。它通过三次握手建立连接，确保数据包的顺序和完整性，并提供流量控制和拥塞控制机制。如果数据包丢失或损坏，TCP 会重传数据。
• 特点：
  • 可靠性：通过确认、重传和校验机制保证数据正确传输。
  • 有序性：数据包按顺序到达。
  • 面向连接：通信前需建立连接（三次握手），结束后释放连接（四次挥手）。
• 典型应用：HTTP（网页浏览）、FTP（文件传输）、SSH（安全登录）等。

2. UDP（用户数据报协议）

• 原理： UDP 是一种无连接的、不可靠的传输层协议。它直接发送数据包，不建立连接，也不保证数据包的顺序或可靠性，但开销小、延迟低。
• 特点：
  • 无连接：无需握手，直接发送数据。
  • 不可靠：不保证数据包是否到达或顺序正确。
  • 高效：头部开销小（仅 8 字节），适合实时应用。
• 典型应用：视频流（如 Zoom）、DNS 查询、在线游戏等。

3. ICMPv4（Internet 控制报文协议版本 4）

• 原理： ICMPv4 是网络层协议，用于传递控制信息和错误报告（如网络不可达、超时等）。它不传输用户数据，而是辅助 IP 协议（IPv4）运作。
• 常见报文：
  • Echo Request/Reply（ping 命令）：测试主机是否可达。
  • Destination Unreachable：目标不可达时返回。
  • Time Exceeded：TTL 超时（如 traceroute 使用）。
• 特点：无端口概念，通过类型和代码字段区分功能。

4. ICMPv6（Internet 控制报文协议版本 6）

• 原理： 类似 ICMPv4，但专为 IPv6 设计，功能更复杂（如邻居发现、地址自动配置等）。
• 新增功能：
  • Neighbor Discovery：替代 IPv4 的 ARP，用于解析 MAC 地址。
  • Router Advertisement/Solicitation：路由器发现和地址配置。
• 常见报文：Echo Request/Reply（ping）、Path MTU Discovery 等。

比喻解释协议作用

1. TCP 像快递包裹
   • 快递员（TCP）会确保包裹（数据）完整无误地送到你手中。如果包裹丢失，快递公司会重新发送（重传）。你需要签收（ACK 确认），且包裹按顺序送达（有序性）。
2. UDP 像广播通知
   • 学校广播（UDP）直接播放通知，不关心每个学生是否听到（无确认）。即使有人没听到（丢包），广播也不会重播。适合快速传递信息（如运动会成绩）。
3. ICMP 像网络交警
   • 交警（ICMP）不运输货物（数据），而是指挥交通。例如，发现道路堵塞（网络不可达）时，交警会通知司机（返回错误报文）；ping 则是交警检查某条路是否通畅（Echo Request/Reply）。

形象的逻辑图

防火墙 端口 进出逻辑图

防火墙配置协议与端口的原理

1. 协议与端口的关系

• TCP/UDP：通过端口号（如 80 for HTTP、443 for HTTPS）区分不同服务。防火墙可基于端口允许/拒绝流量。
  • 示例：放行 TCP 80 端口以允许网页访问。
• ICMP：无端口概念，防火墙通过类型和代码过滤（如允许 Echo Request 但禁止 Destination Unreachable）。

2. 防火墙配置示例

• 放行 TCP 22 端口：允许 SSH 连接（可靠登录）。

规则：允许 协议=TCP, 目标端口=22, 方向=入站

• 放行 UDP 53 端口：允许 DNS 查询（快速解析域名）。

规则：允许 协议=UDP, 目标端口=53, 方向=出站

• 限制 ICMPv4：仅允许 ping（Echo Request/Reply）。

规则：允许 协议=ICMPv4, 类型=8（Echo Request）, 方向=入站  
规则：允许 协议=ICMPv4, 类型=0（Echo Reply）, 方向=出站

3. 配置逻辑

• 状态检测：防火墙会跟踪连接状态（如 TCP 三次握手），仅允许已建立的连接通过。
• 默认拒绝：通常先禁止所有流量，再按需放行特定协议和端口。
• ICMP 过滤：需明确允许需要的类型（如 ping），避免被用于网络探测（如禁止 Time Exceeded 防止 traceroute）。

总结

• TCP/UDP 是传输数据的“交通工具”（可靠卡车 vs. 快速摩托），依赖端口区分服务。
• ICMP 是网络的“信号灯和路标”，通过类型/代码传递控制信息。
• 防火墙 像“海关”，根据协议、端口、方向等规则决定是否放行流量。