摘自阮一峰老师的 互联网协议入门

1. 概述

互联网的实现，分成好几层。每一层都有自己的功能，就像建筑物一样，每一层都靠下一层支持。

用户接触到的，只是最上面的一层，根本没有感觉到下面的层。要理解互联网，必须从最下层开始，自下而上理解每一层的功能。

如何分层有不同的模型，有的模型分七层，有的分四层。我觉得，把互联网分成五层，比较容易解释。分别是，实体层、链路层、网络层、传输层、应用层。

2. 实体层

实体层偏硬件设施
包含用光缆、电缆、双绞线、无线电波等方式把N台电脑连接起来的物理手段
负责传输0和1的电信号。

3. 链路层

链路层的主要功能是确定了0和1传播时的组合方式

3.1 以太网协议

作为链路层协议，以太网协议规定了每一帧数据由标头Head和数据Data组成
标头包含了发送者的信息，接受者的信息，数据类型等待
标头固定18个字节，数据46-1500字节，数据过长时便存入下一帧，多帧发送

3.2 MAC地址

然后，信息的发送是建立在MAC地址之上的，MAC地址是每台电脑的独一无二的标识符，也叫做网卡地址，发送者通过接受者的网卡信息正确地发送信息

3.3 广播

以太网协议采用广播的方式，向本网络内的所有主机发送数据报，每台主机通过数据报中的MAC地址判断自己是否为接收方

4. 网络层

网络层主要用于区分不同的计算机是否属于同一个子网络，若不属于同一个子网络，则需要通过网关转发的形式来发送数据

4.1 IP协议

IP协议规定
每台计算机都有一个属于自己的网络地址，也叫ip地址，由32个2进制位组成，或4段十进制位，如192.168.1.101

4.2 子网掩码

IP地址的前面不确定个代表了此主机所在的网络，省下的代表主机名，为了确定该主机所在的网络，引入了子网掩码，子网掩码对应IP地址，网络部分全为1，主机部分为0，通过IP地址与子网掩码的与操作之后是否相同，进而判断多台主机是否处于同一个网络之中。

4.3 ARP协议

为了解决以太网协议传输效率低的缺点，IP协议还引入了IP数据报
IP数据报是放在以太网数据包内发送的，所以理论上它应当知道两个地址。
一个是对方的MAC地址，一个是对方的IP地址
对方的IP地址是已知的，怎么得到对方的MAC地址呢？
ARP协议可以处理在同一网络下的两个主机，通过ARP协议获取MAC地址，ARP协议发出一个数据包，每个主机接收到这个数据包之后从中取出IP地址，与自身的IP地址进行比较，若相同则做出回复向对方报告自己的MAC地址，否则丢弃这个包。

5. 传输层

5.1 传输层作用

传输层提供了端到端通信方式，提供一个参数port，表示这个数据包到底来供计算机上的哪个程序来使用。
端口0-1023被系统占用，用户只能使用大于1023的端口，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器响应端口进行联系。

5.2 UDP协议与TCP协议

UDP协议，是专属传输层的协议为了插入端口参数，出现UDP数据报
端口信息储存在以太网数据报下的Data下的IP数据报中的Data中
TCP协议可以理解为有确认机制的UDP协议，可以确保数据包的发送，不丢失，缺点是过程复杂，实现困难

6. 应用层

应用层规定了应用程序的数据结构
如TCP协议可以为各种程序传递数据源，如Email、www、FTP等待，那么就必须有不同的应用层协议来规定电子邮件，网页，FTP这些应用程序的格式。

补充

1，DNS协议

发送数据报必须知道对方的ip地址，而像直接给出一个域名，如www.YouTube.com，DNS可以帮助我们将网址转为IP地址，也称为域名解析。
于是我们先向DNS服务器发送一个DNS数据包，然后DNS服务器做出响应，把数据包中的域名解析为IP地址并返回。之后通过子网掩码和IP地址相与，若不在同一个网络下，则通过多个网关转发之后，YouTube的服务器终于接受到了我们发送的以太网数据包，根据IP标头的序号，YouTube将多个包拼起来，取出完整的TCP数据报，然后读出其中的HTTP请求，做出HTTP响应，再用TCP协议发还回我们所需要的网页的数据。本机收到HTTP相应后，将收到的网页资源解析渲染，完成一次网络通信。

2，DHCP协议

DHCP用于动态分配IP地址
一台主机管理本地网络下的所有IP地址，每有一台新机器开机，便向主机发送一个DHCP数据包，申请IP地址和相关的网路参数。

虽然平时不怎么用到，但是了解掌握底层的原理，有助于我们看清这个世界
陈小源 2017/10/16