互聯網核心是一系列的協議，TCP/IP協議是使用最廣泛的互聯網通信協議。
爲減少協議複雜性，大多數網絡模型都是按分層的方式來組織，有分7層（OSI模型），有分4層（TCP/IP模型）。TCP/IP協議分5層，每一層都爲上一層提供服務，每一層也有自己的功能。越底層越靠近硬件，越頂層越靠近用戶。無論分幾層，內在的協議都沒有改變。
實體層(物理層)
把電腦用光纜，無線電波等物理方式連接起來的層次。它主要規定了網絡的一些電氣特徵，作用是負責傳送0,1的電信號。
鏈接層（數據鏈路層）
實體層上方，規定讀取電信號方式，電信號分組以及每個電信號的分配方式。早期每家公司都有自己不同的電信號分配方式，後來逐漸被以太網協議占主導地位。該協議規定，一組電信號構成一個數據包，即“幀”。每個幀分兩部分：標頭和數據。標頭包含數據的一些說明項，如發送者，接受者，數據類型等，長度固定爲18個Byte。數據則是數據包的具體內容，長度規定爲最短46Byte，最長1500Byte。因此整個幀的長度爲64Byte~1518Byte。數據過長時會分割幀。
定義地址。對於以太網，連入網絡的所有設備都必須有網卡接口，數據包必須從A網卡傳送到B網卡。網卡地址即數據包的發送地址和接收地址，即MAC地址（物理地址），有了MAC地址，即可定位網卡和數據包的路徑了。網卡地址在生產過程即被固定，且全球唯一，長度48位，通常用12個16進製表示。前6個十六進制爲廠商編號，後6位爲該廠商的網卡流水號。
查看主機MAC地址方法：
A網卡如何知道B網卡的MAC地址呢？用ARP協議（地址解析協議）。
廣播發送方式。有了MAC地址，以太網就能向本網絡內所有計算機發送數據包，讓每臺計算機自己判斷是否爲接收方。如1計算機向2計算機發送數據包，同一子網絡的3，4，5計算機都會收到該包，它們讀取包的標頭，找到接收方的MAC地址後與自己的MAC地址比較，如果相同，就接受，否則丟棄。
有了數據包定義，網卡MAC地址，廣播的發送方式，鏈接層就可以在多個計算機之間傳送數據了。
網絡層
以太網協議，單單依靠MAC地址發送數據的重大缺點是：所有成員人手一包，效率低；侷限在發送方所在的子網絡。如果A計算機和B計算不再同一子網絡，用廣播方式數據是不能互傳的。
所以，就必須有網絡層的存在。其作用是引進一套新的地址，即網絡地址，簡稱網址，能夠是我們區分不同計算機是否在同一子網絡。而計算機也就有了兩個地址，一個是MAC地址，一個是IP地址，IP地址與底層硬件無關。這兩個地址沒有任何聯繫。MAC地址綁定在網卡上，IP地址由管理員分配。IP地址確定計算機所在的子網絡，MAC地址則將數據包送到該子網絡的目標網卡中，也就是說，先處理IP地址，再處理MAC地址。
規定網絡地址的協議，即IP協議。目前廣泛採用的是IP協議第四版，簡稱IPv4。該版本規定了網址由32個二進制位組成。習慣上，我們用分成四段的十進制數來表示IP地址：0.0.0.0~255.255.255.255。
互聯網上的每臺計算機都會分配到一個IP地址，該地址分爲兩個部分：前一部分代表網絡ID，後一部分代表主機ID。如IP地址：172.16.254.1，假定網絡部分是前24位（172.16.254），則主機部分就是1。處於同一子網絡的計算機，IP地址的網絡部分必須相同。
IP地址中網絡部分到底佔幾位，沒有確定，因此無法從IP地址上確切判斷網絡部分。
127.0.0.1是特殊的IP地址，代表主機，用於測試本機上的TCP/IP協議是否能正常工作。可ping一下該IP地址確定下。
如何從IP地址判斷兩臺計算機是否屬於同一子網絡？需要子網掩碼。
TCP/IP上的每臺主機還有一個32位的子網掩碼，用來區分IP地址的網絡號和主機號。
IP地址 & 子網掩碼 =IP地址的網絡號，網絡號是一臺主機所處的主機編號。形式等同IP地址，其網絡部分全爲1，主機部分全爲0。如，IP = 172.16.254.1，若已知網絡號爲前24位， 主機部分後8位，則子網掩碼是1111 1111.1111 1111. 1111 1111.0000 0000，十進制即255.255.255.0。
將兩個IP地址按位與子網掩碼後，比較兩個結果，如果相同，表明在同一子網絡中。
總之，IP協議的作用就是：1，爲每臺計算機分配IP地址；2，確定哪些網絡在同一子網絡
根據IP協議發送的數據包即IP數據包，其中必定包含IP地址信息。因爲以太網數據包中只包含MAC地址欄位，而沒有IP地址欄位。因此，我們可以直接把IP數據包直接放進以太網數據包的“數據”部分。這就體現了互聯網分層的好處：上層的變動完全不涉及下層的結構。具體來書，IP數據包也分爲“標頭”和“數據”。標頭部分包括版本，長度，IP地址等信息，長度爲20到60Byte，數據部分則是IP數據包的具體內容。整個數據包的總長爲65535Byte。即IP數據包的數據部分最長65515Byte。因爲以太網數據包的數據部分最長只有1500Byte，因此，超出時將分割處理。
網絡層的ARP協議。IP數據包放在以太網數據包中發送，我們必須知道的兩個地址：MAC地址，對方IP地址（通常情況下可知）。對於MAC地址，需要一種機制能夠從IP地址中獲取。
情況一：兩臺主機不在同一子網絡，此時無法獲取MAC地址，只能把數據包送到子網絡連接處的網關（gateway），讓網關處理去。
情況二：在同一子網絡，使用ARP協議。ARP協議發出一個包含在以太網數據包中的數據包，其中包含所要查詢的主機IP地址，在對方MAC地址一欄上填上FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個“廣播”地址。其所在子網絡的每臺主機都會接收到該數據包，從中去出IP地址，與自身IP地址比較。如果相同，則回覆對方報告自己的MAC地址，否則丟棄。
傳輸層
同一主機在上網時如何區分數據包的內容屬於哪一個運行程序的，如網頁，QQ？
爲了區分開來，我們需要一個參數，即端口“port”表示這個數據包供給哪個程序、線程用。端口其實是每個使用網卡的程序的編號。每個數據包發到主機的特定端口，由端口決定哪一個程序取到自己需要的數據。
端口是0~65535之間的一個整數，正好16爲二進制數。0~1023的端口被系統佔用。應用程序會隨機選用1023後的一個端口與服務器的相應端口聯繫。 一臺主機不同進程綁定到不同端口，這些進程訪問網絡就不會相互干擾。
傳輸層的功能就是建立“端口到端口”的通信，只要確定主機和端口就可實現程序之間的交流。而網絡層則是建立“主機到主機”的通信。Unix系統把主機+端口統稱爲套接字（socket）。
把數據包加到端口信息，需要新的協議，最簡單的是UDP協議，格式幾乎就是在數據前面加上端口號。UDP協議嚮應用程序提供一種面向無連接的服務（不需要建立鏈接，應用程序採用UDP協議無需建立和鏈接），通常運用於不需可靠數據傳輸的網絡環境中（UDP不保證數據報按順序，正確傳達目的地，這項任務有應用程序完成）。
UDP數據包：標頭+數據。標頭主要定義發出端口和接收端口。數據部分是具體內容。整個UDP數據包放入IP數據包的數據部分。優點：簡單容易實現。缺點：可靠性差，數據包發出不知對方是否收到。
爲提高網絡可靠性，就產生了TCP協議，一種有確認機制的UDP協議，沒發出一個數據包就要求確認。如果收不到確認，發出方就會重發。TCP協議缺點：過程複雜，實現困難，消耗較多資源。
TCP數據包和UDP數據包一樣內嵌在IP數據包的數據部分。TCP數據包沒有長度限制，理論上可無限長，但爲保證效率，通常不會超過IP數據包的長度，以確保單個TCP數據包不被分割。
用TCP通信的過程
建立連接
1，連接的發起端（客戶端）向目標計算機（服務器）發送一個請求建立連接的數據包
2，服務器收到請求，對客戶端的同步信號作出迴應，併發送自己同步信號給客戶端
3，客戶端對服務器發來的同步信號進行響應，完成建立連接。此過程成爲第三次握手
關閉
1，請求主機發送一個關閉連接的請求給另一方
2，另一方收到請求發送一個接受請求的確認數據包，並關閉socket連接
3，主機收到確認數據包後發送已收到的確認數據包，請求主機關閉它的socket
應用層
應用程序收到傳輸層的數據，接下來就要盡心解讀。應用層的作用就是對來自網絡的各種數據包，規定應用程序的數據格式。
比如，TCP協議爲各種應用程序傳遞數據，如Email,www,FTP等，那麼就必須有不同協議規定電子郵件，網頁，FTP數據的格式，這些應用程序協議就構成了應用層。這些協議數據放在TCP數據包的數據部分。