将应用层，表示层，会话层并作应用层，从tcp／ip五层协议的角度来阐述每层的由来与功能，搞清楚了每层的主要协议就理解了整个互联网通信的原理。
首先，用户感知到的只是最上面一层应用层，自上而下每层都依赖于下一层，所以我们从最下一层开始切入，比较好理解每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件
| 物理层 |
物理层由来：孤立的计算机之间必须完成组网。
物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0
| 数据链路层 |
数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式，分组方式后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet。
ethernet规定：
- 一组电信号构成一个数据包，叫做“帧”
- 每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
head包含：（固定18个字节）
- 发送者/源地址，6个字节
- 接收者/目标地址，6个字节
- 数据类型，6个字节
data包含：（最短46字节，最长1500字节）
- 数据包的具体内容
head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送
mac地址：（局域网内广播时，根据mac地址定位）
head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址。
mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）
广播：
有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）
ethernet采用最原始的方式，基于MAC地址广播的方式进行通讯，即计算机通信基本靠吼。（示例见上图）
| 网络层 |
世界大网络是由一个个彼此隔离的局域网组成，以太网包只能在局域网内发送，一个局域网是一个广播域。
以太网的广播包只能在一个广播域内发送，跨广播域通信只能通过路由转发。
需要方法区分那些计算机是同一广播域，同一广播域则采用广播方式发送，否则采用路由方式。
网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址。
IP协议：
1、规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
2、范围0.0.0.0-255.255.255.255
3、一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1
子网掩码：
所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
区分网络位和主机位是为了划分子网，划分子网主要是为了避免广播风暴和地址浪费
IP地址分类：
A类IP地址：一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。
B类IP地址：一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。
C类IP地址：一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。
D类IP地址：D类地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。
E类IP地址：以“llll0”开始，为将来使用保留。
特殊地址：
全零地址："0.0.0.0"对应当前地址。
全“1”地址："255.255.255.255"是当前子网的广播地址。
回环地址："127.0.0.1"即本机地址
127.0.0.1与0.0.0.0区别：
环回接口(loopback)：
- 传给环回地址（一般是127.0.0.1）的任何数据均作为IP输入。
- 传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上。这是 因为广播传送和多播传送的定义包含主机本身。
- 任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口。
IP报文：
IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGCP的数据都以IP数据格式传输，要注意的是，IP不是可靠的协议，这是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制－－这被认为是上层协议－－TCP或UDP要做的事情。所以这也就出现了TCP是一个可靠的协议，而UDP就没有那么可靠的区别。
ARP协议
arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址
协议工作方式：每台主机ip都是已知的
ICMP协议
当传送IP数据包发生错误－－比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会.
ICMP(网络控制报文)协议一般用于检测网络是否通畅，基于ICMP协议的工具主要有Ping和traceroute。
ping:
单词源自声纳定位，而这个程序的作用也确实如此，它利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请求，受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。ping程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。
traceroute:
查看从当前主机到某地址一共经过多少跳路由.
| 传输层 |
传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，再通过端口来标识主机上的应用程序。
端口即应用程序与网卡关联的编号。
传输层功能：建立端口到端口的通信，补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口
传输层有两种协议，TCP和UDP
TCP协议：
可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。(流式协议，不间断发送)
TCP可靠的缘故：只要不得到确认，就重新发送数据报，直到得到对方的确认为止。
tcp报文：
tcp的3次握手和4次挥手：
所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。
TCP的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(four-way handshake)。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。
UDP协议
不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。
TCP和UDP对比总结：
TCP协议虽然安全性很高，但是网络开销大，而UDP协议虽然没有提供安全机制，但是网络开销小，在现在这个网络安全已经相对较高的情况下，为了保证传输的速率，我们一般还是会优先考虑UDP协议！