1.互联网分成若干层
2.为了实现功能，大家需要遵循相关的规则，这就是协议。
1.物理层
定义：用光缆，电缆，双绞线，无线电波等方式将电脑连起来。
作用：用来传输1,0的电信号。
2.链路层
定义：为了规定解读方式，多少电信号算一组？每个信号位有何意义？
作用：在物理层上面确定0和1的分组方式
2.1以太网协议
早期，电信号分组方式每个公司都有，群雄逐鹿，发展到后来一种叫做“以太网”（Ethernet）的协议占据了主导地位，成为电信号分组方式的规则。
以太网规定一组电信号组成一个数据包，叫做“帧”（Frame）。每一个帧分为2个部分，标头（Head）和数据（Data）。
标头包含数据包的一些说明项，比如说发送者，接收者，数据类型之类的等等。
数据则是数据包的具体内容。
标头的长度固定为18个字节。
数据的长度最短为46字节，最长为1500字节。
整个帧最短为64字节，最长为1518字节。
2.2MAC地址
上面提到，以太网数据包里包含“标头”，里面包含了发送者和接收者的信息。那么发送者和接收者如何标识呢？
以太网协议规定，连入网络的所有设备，都必须具有“网卡”接口。数据包是从一块网卡传送到另一块网卡。网卡的地址就是数据包发送地址和接收地址，这就叫做MAC地址。
每块网卡出厂时都有一块独一无二的MAC地址，长度是48个2进制位，通常用12个16进制位来表示。
前6个16进制是厂商编号，后6个是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址就能定位网卡和数据包路径。
2.3广播
定义地址只是第一位
第一个问题是如何确保一块网卡知道另一块网卡的MAC地址呢？
回答是有一个ARP协议，能够解决这个问题。
第二个问题是即使知道了MAC地址那么如何确保能够把数据包完整准确的发送过去呢？
回答是以太网用了一种很“原始”的方式，它并不是将数据包准确送到接收方，而是将数据包群发出去，由接收者判断是否自己接收。
上图中①号计算机向②台计算机发送了一个数据包，同一个子网络中的③④⑤也会收到这个包，他们读取这个包的“标头”，找到接收方的MAC地址与自己的MAC地址相比较，如果两者相同就接受这个包，如果不是就丢弃这个包，这种方式就是“广播”（broadcasting）.
有了数据包的定义，网卡的MAC地址，广播的发送方式，“链路层”就可以在多台计算机之间传送数据了。
3.网络层
以太网协议，依靠MAC地址发送数据。理论上，单单依靠MAC地址，上海的网卡就能找到洛杉矶的网卡，技术上是可以实现的。
但是，这样做有一个重大缺点，以太网采用广播的方式发送数据包，所有成员人手一“包”，不仅效率低，而且局限在发送者所在的子网络里。
因此，必须找到一种方法，区分哪些MAC地址属于一个子网络，哪些不是，如果是同一个子网络就采用广播方式发送，如果不是一个子网络就采用路由的方式发送，MAC地址无法做到这一点，它只与厂商有关，与所处网络无关。
这个就是网络层的诞生，它的作用是引进一套新的地址，使我们能够区分不同网络能够属于一个子网络，这套地址就叫做网络地址，简称网址。
于是，在网络层出现后，每台计算机都有2个地址，一个是网络地址，一个是MAC地址，两个地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址是管理员随机组合在一起的。
网络地址帮我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络的中的目标网卡，因此，从逻辑上推荐，必须先处理网络地址，再处理MAC地址。
3.1 IP协议
规定网络地址的协议叫做IP协议，它所定义的地址就叫做IP地址。
目前，广泛采用的是IP协议第四版，也就是IPv4.
IPv4这个协议规定，网络地址由32个二进制位组成：
习惯上，我们用分成4段的十进制数表示IP地址，从0.0.0.0到255.255.255.255.
互联网上每一个计算机都会分配到一个IP地址。这个地址分为2部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。比如IP地址为172.16.254.1，这是一个32位的地址，假定它的网络部分是前24位（172.16.254），那么主机部分就是后8位（1），处在同一个子网络的计算机，它的IP地址的网络部分必然相同，也就是说172.16.254.2与172.16.254.2是处在同一个子网络里。
但是问题是单单从IP地址我们无法判断究竟哪些部分是网络地址。
那么，怎么从IP地址才能判断出两台计算机属于同一个子网络那？这就需要用到另一个参数“子网掩码”(subnet mask).
所谓“子网掩码”，就是表示子网络的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，他的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如IP地址为172.16.254.1，它的前24位为网络地址，后八位为主机地址，那么子网掩码就是
11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0.
知道子网掩码，我们就能判断两个IP地址是否属于同一个子网络。方法是将2个IP地址与子网掩码进行AND计算（两个数位都为1，是1，否则为0）然后比较结果是否相同，如果是，就说明他们是在同一个子网络，否则就不是。
总结一下，IP地址作用主要有2个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些IP地址属于同一个子网络。
3.2 IP数据包
根据IP地址发送的数据叫做IP数据包，其中包含的数据必然包含IP地址等数据，但是之前说过，以太网数据包只包含MAC地址，并没有IP地址栏位，那么是否修改规则重新添加一个栏位呢？
回答是不需要，我们可以将IP地址放在以太网数据包中的“数据“部分，，这是互联网分层结构的好处：上层的变动完全不涉及下层的结构。
具体来说，IP数据包也分为”标头“”数据“两个部分。
标头部分主要包含版本，长度，IP地址等信息。“数据”部分则是IP数据包的具体内容。它放进以太网数据包后，数据包变成了这个样。
IP数据包的“标头“部分长度为20到60字节，整个数据包的总长度最大为65535字节。因此，理论上，一个IP数据包的"数据”部分最长为65515字节。前面说过，以太网数据包的“数据“部分最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送。
3.3 ARP协议
因为IP数据包是放在以太网数据包里发送的，所以我们必须同时知道2个地址，一个是对方的IP地址，一个是对方的MAC地址。通常情况下，对方的IP地址是已知的（？），但是如何知道对方的MAC地址呢？
所以，我们需要一种机制，能通过IP地址知道MAC地址。
这里又可以分成2种情况：
1）第一种情况，如果两台计算机没有在一个子网络，那么事实上没有办法得到对方的MAC地址，只能把数据传输到两个子网络链接处”网关“（gateway），让网关去处理：
2)第二种情况：如果2台计算机在同一个子网络，那么，我们可以用ARP协议，得到对方的MAC地址。
ARP协议发送数据包（包含在以太网数据包中）→包含它所要查询的主机的IP地址，同时在MAC地址填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF,表示这是一个“广播”地址→他所在子网的每一台主机都会收到这个数据包，从中取出IP地址与自身的IP地址进行比较→如果两者相同，那么就作出回复，向对方报告MAC地址，否则就丢弃这个包。
总之，有了ARP协议后我们就可以得到同一个子网络的MAC地址了，可以把数据包传送到每一台主机上。
4.传输层
4.1传输层的由来
有了MAC地址和IP地址，我们已经可以在互联网上任意两台主机上建立通信。
接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如，一边浏览网页，一边在线聊天，当一个数据包从互联网上发过来的时候，你怎么知道，他是表示网页还是表示在线聊天的内容？
也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供那个程序（进程）使用，这个参数就叫做”端口“（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号→数据包发送到主机特定端口→不同程序都能取得自己所需要的数据。
端口是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0—1023端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口使用。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口所联系。
”传输层“的功能就是建立”端口“到”端口“的通信。相比之下，网络层的功能主要是”主机“到”主机“之间的通信，只要确定了主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。因此，Unix系统就把主机和端口叫做”套接字“（socket）。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。
4.2UDP协议
现在我们必须在数据包中添加端口信息，这就需要新的协议，也就是UDP协议。他的格式就是在数据包前面加上端口号。
UDP数据包也包含“标头”和“数据”。
标头部分定义：发出端口和接收端口。
数据：包含数据。
然后，把整个UDP协议添加到IP数据包数据部分中，而之前，我们就知道，IP数据包包含在以太网数据包中，所以整个以太网数据包就变成了下面的样子。
UDP数据包非常简单，“标头”部分一共8个字节，总长度不超过65，535字节，正好放进一个IP数据包中。
4.3TCP协议
UDP协议的优点就是简单，容易实现，缺点是可靠性比较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否接收到。为了提高网络可靠性，TCP协议就诞生了。这个协议非常复杂，它是有确认制度的UDP协议，每发出一个数据包都需要确认。
三次握手。
TCP数据包的长度和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的“数据”部分，TCP数据包没有长度限制，但是最好还是和IP数据包一样长。
5.应用层
应用程序收到"传输层"的数据，接下来就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，否则根本无法解读。"应用层"的作用，就是规定应用程序的数据格式。
举例来说，TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了"应用层"。这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的"数据"部分。
因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样：
OVER。
