一：ip数据报格式
具体来说首部（一共20字节）包含以下几个字段
版本：指明是Ipv4还是ipv6。Ipv6是为了缓解ipv4地址不足引入
总长度：16位，因此一个ip数据包的最大长度是65535字节。
标识：数据在整个网络体系的传输流程是应用层的data到传输层的段，到网络层的IP数据包，到链路层的帧，以及传输介质上的比特流。所以最终的数据都是要通过物理层进行传输，不同媒介的MTU不同，当数据大于MTU时，就需要进行分片。分片既可以发生在信源的网络层也可以发生在中间的路由器。信宿主机会根据标识进行重组，同一数据的不同分片的标识是相同的。
标志：3bit。最后一位是MF，为0表示该分片是最后一个分片，为1时表示还有更多分片。中间位是DF，为0表示允许分片，为1时表示不允许分片。与片偏移共同给数据重组提供依据。
TTL:由于ip层是一个无连接的不可靠传输，传输过程通过ICMP协议进行错误信息的反馈。它的存在是为了防止无法交付的数据报在互联网中不断兜圈子。以路由器跳数为单位，当 TTL 为 0 时就丢弃数据报。
二：网际控制报文协议 ICMP
为了提高 IP 数据报交付成功的机会,在网际层使用了网际控制报文协议 ICMP (InternetControl Message Protocol)。 ICMP 允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。ICMP 不是高层协议,而是 IP 层的协议。ICMP 报文作为 IP 层数据报的数据,加上数据报的首部,组成 IP 数据报发送出去。
ICMP 报文的种类有两种,即 ICMP 差错报告报文和 ICMP 询问报告报文。
差错报告报文含5中类型：
信宿不可达（即数据无法到达目的主机）
源点抑制：数据包集中到达某一路由器后，数据包来不及被处理
超时：与IP数据包首部的TTL字段息息相关，可能由于网络拓扑的结构，导致数据在网络上循环传输，而在规定的时间内无法到达。
参数错误：ip数据包首部的字段漏写或者是错写
重定向：这其实不是一个错误，因为网络上主机的数量庞大，当网络拓扑发生变化时，仅更新路由器的路由表，主机的路由表不更新。信源主机按照从前的路由表进行数据传递，路由器接收到后将更新后的路由信息返给信源主机，作用有2个，一是数据不可达，二是更新信源的路由表。
询问报告报文包含2种
回送请求和回答报文 ：主机或路由器向特定目的主机发出询问，收到此报文的主机必须发送ICMP回送回答报文。可用于测试目的站是否可达以及了解其有关状态。PING 用来测试两个主机之间的连通性。PING 使用了 ICMP 回送请求与回送回答报文。PING 是应用层直接使用网络层 ICMP 的例子,它没有通过运输层的 TCP 或UDP。
时间戳请求和回答报文 ： 请求某台主机或路由器回答当前的日期和时间，不同主机的系统时间会有差别，因此可用于时钟同步和时间测量
三：IP路由
当数据从信源传递到信宿的过程中间会经过路由器，这个传递的路径是ip路由相关知识。每个主机和路由器都会维护一张路由表，路由表是整个网络传递的基础。包括静态路由和动态路由两种。静态路由是管理员以手工的方式写进路由表，适用于小型网络，拓扑不易发生的网络体系结构中。动态路由是根据某种算法自动学习更新路由表。包括距离向量路由算法和链路状态路由算法。
运行距离矢量路由协议的路由器,会将所有它知道的路由信息与邻居共享,但是只与直连邻居共享！运行链路状态路由协议的路由器,只将它所直连的链路状态与邻居共享,这个邻居是指一个域内(domain),或一个区域内(area)的所有路由器！
距离向量路由协议，更新的是“路由条目”！一条重要的链路如果发生变化，意味着需通告多条涉及到的路由条目！
链路状态路由协议，更新的是“拓扑”！每台路由器上都有完全相同的拓扑，他们各自分别进行SPF算法，计算出路由条目！一条重要链路的变化，不必再发送所有被波及的路由条目，只需发送一条链路通告，告知其它路由器本链路发生故障即可。其它路由器会根据链路状态，改变自已的拓扑数据库，重新计算路由条目。
距离矢量路由协议发送周期性更新、完整路由表更新（periodic & full）。可能会出现回环问题，解决的方法是：一是设置最大跳（超过最大跳，认为出错）；二是水平分割。
而链路状态路由协议更新是非周期性的（nonperiodic），部分的（partial）
四：ARP协议
ARP首先会发起一个请求数据包，数据包的首部包含了目标主机的IP地址，然后这个数据包会在链路层进行再次包装，生成以太网数据包，最终由以太网广播给子网内的所有主机，每一台主机都会接收到这个数据包，并取出标头里的IP地址，然后和自己的IP地址进行比较，如果相同就返回自己的MAC地址，如果不同就丢弃该数据包。ARP接收返回消息，以此确定目标机的MAC地址；与此同时，ARP还会将返回的MAC地址与对应的IP地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。cmd输入 arp -a 就可以查询本机缓存的ARP数据。
通过ARP协议的工作原理可以发现，ARP的MAC寻址还是局限在同一个子网中，因此网络层引入了路由协议，首先通过IP协议来判断两台主机是否在同一个子网中，如果在同一个子网，就通过ARP协议查询对应的MAC地址，然后以广播的形式向该子网内的主机发送数据包；如果不在同一个子网，以太网会将该数据包转发给本子网的网关进行路由。网关是互联网上子网与子网之间的桥梁，所以网关会进行多次转发，最终将该数据包转发到目标IP所在的子网中，然后再通过ARP获取目标机MAC，最终也是通过广播形式将数据包发送给接收方。
ARP欺骗原理：
假设主机 A 192.168.1.2,B 192.168.1.3,C 192.168.1.4; 网关 G 192.168.1.1; 在同一局域网，主机A和B通过网关G相互通信，就好比A和B两个人写信，由邮递员G送信，C永远都不会知道A和B之间说了些什么话。但是并不是想象中的那么安全，在ARP缓存表机制存在一个缺陷，就是当请求主机收到ARP应答包后，不会去验证自己是否向对方主机发送过ARP请求包，就直接把这个返回包中的IP地址与MAC地址的对应关系保存进ARP缓存表中，如果原有相同IP对应关系，原有的则会被替换。
C假扮邮递员，首先要告诉A说：“我就是邮递员” （C主机向A发送构造好的返回包，源IP为G 192.168.1.1，源MAC为C自己的MAC地址），愚蠢的A很轻易的相信了，直接把“C是邮递员”这个信息记在了脑子里；
C再假扮A，告诉邮递员：“我就是A” （C向网关G发送构造好的返回包，源IP为A 192.168.1.2，源MAC地址为自己的MAC地址），智商捉急的邮递员想都没想就相信了，以后就把B的来信送给了C，C当然就可以知道A和B之间聊了些什么
上面ABCG的故事就是ARP双向欺骗的原理了
ARP单向欺骗就更好理解了，C只向A发送一个返回包，告诉A：G 192.168.1.1 的MAC地址为 5c-63-bf-79-1d-fa（一个错误的mac地址），A把这个信息记录在了缓存表中，而G的缓存表不变，也就是说，A把数据包给了C，而G的包还是给A，这样就是ARP单向欺骗了。
五：路由协议
常见的路由routing协议：包括域内协议（rip，ospf）和域间协议（bgp）
RIP和OSPF的区别：
1：rip是基于距离向量，ospf是基于链路状态
2：rip仅和直接相连即相邻的路由器交换路由表信息，ospf是和本自治系统的所有路由器交换网络拓扑
3：rip是定期交换，ospf是当链路状态发生变化的时候用洪范法发送信息
4：rip不知道全网的拓扑结构，因此会产生“好消息传得快，坏消息传的慢”问题，不适应大型网络，ospf每一个路由器有全网的拓扑图，因此更新收敛速度快。
六：正向代理和反向代理
正向代理是一个位于客户端和目标服务器之间的代理服务器(中间服务器)。为了从原始服务器取得内容，客户端向代理服务器发送一个请求，并且指定目标服务器，之后代理向目标服务器转交并且将获得的内容返回给客户端。正向代理的情况下客户端必须要进行一些特别的设置才能使用。
反向代理正好相反。对于客户端来说，反向代理就好像目标服务器。并且客户端不需要进行任何设置。客户端向反向代理发送请求，接着反向代理判断请求走向哪个服务器，并将获得内容转交给客户端，使得这些内容就好似他自己一样，客户端并不会感知到反向代理后面的服务，也因此不需要客户端做任何设置，只需要把反向代理服务器当成真正的服务器就好了。
七：socket套接字编程
1）套接字：
概念：
在网络通信中全局的标识一个参与通信的进程需要采用三元组：协议，主机ip地址和端口号。而描述两个应用进程之间端到端通信关联则需要使用五元组：协议，信源主机ip，信源应用进程端口，信宿主机ip，信宿应用进程端口。套接字可以理解为通信连接的一方（内容就是这一方的三元组），实现了对网络层和传输层协议的封装。
类型：
流套接字：用于提供面向连接，可靠的数据传输服务。原因在于采用的是TCP进行通信。这种方式的通信连接必须显示建立
数据报套接字：用于提供无连接，不可靠的传输服务。采用的是UDP进行传输。这种方式的通信连接不需要显示建立
原始套接字：上述的两种套接字都是标准套接字的一种。流套接字只可以读取TCP的数据，数据报套接字只能读取UDP数据，原始套接字可以读取内核没有处理的ip数据报。使用原始套接字的目的是为了避开TCP/IP的处理机制，将被传送的数据包直接传送给需要它的应用程序。主要是用来进行编写自定义底层协议的应用程序。比如arp和ping。
2）客户机服务器模型：
服务器：
一般启动后就一直处于运行的状态，以等待客户机的进程请求
一般使用的都是熟知的端口号，便于客户端进程连接请求
一般拥有较多的系统资源，以便及时响应各个客户机进程请求
可以并行处理多个客户进程请求，但数目是有一定限制的
在通信时一般处于被动的一方，不需要知道客户端的ip地址和端口信息
客户端：
在需要服务器进程的服务时将向服务器进程请求服务，并建立通信连接，得到满足并完成处理后就终止通信
使用想系统申请的临时端口号与服务进程进行通信，通信完成后将释放该端口
拥有相对较少的系统资源
在通信时属于主动的一方，需要事先知道服务器的ip地址和端口信息
3）服务程序工作模型：
面向连接：
服务端五元组的建立：
Socket函数确定使用的协议
Bind函数实现与本地的ip和端口号的绑定，即确定本地ip和端口号
Accept函数实现与远程ip和端口号的关联，即确定远程ip和端口号
客户端五元组的建立：
Socket函数确定使用的协议
Bind函数实现与本地的ip和端口号的绑定，即确定本地ip和端口号
Connect函数实现与远程ip和端口号的关联，即确定远程ip和端口号
无连接：
通信的一方可以不用bind函数绑定ip和端口号，而由系统自动分配，但是充当服务器的一方需要事先绑定ip地址和端口号
不绑定的一方充当客户端进程，通信必须由这一方先发起。虽然不用建立连接，但是充当服务器的一方应用进程也必须先启动，否则客户端发起的请求到达不到服务器
在数据传输的过程，虽然不用事先建立连接，但是在发送数据的时候，发送方除了指定本地套接字地址外（ip和端口号），还需要指定接收方的套接字地址。即在数据的接收和发送过程中动态的建立通信双方的通信连接。