最近面試被問到了一些<<計算機網絡>>方面的問題，由於之前的工作中很少涉及到，7、8年了前學的了，都基本還給老師了，回答得不太滿意。所以這幾天又從頭學習了一遍<<計算機網絡>>，看的是人民郵電出版社出的<<圖解TCP/IP>>。看完之後還要查很多資料，我並不推薦這本書，感覺是本入門書，很多細節沒有講清楚，就像今天遇到的這個問題，很多都一筆帶過，講得很淺。而網上的文章很多就抄的教科書，情況都特別理想，一個ARP過去就有迴應了，真的是這樣嗎？要沒回應怎麼玩，是不是很尷尬？沒回應就自個查資料！哈哈~~。這篇文章就簡單聊聊那些不那麼理想的情況。就當作複習，內容僅供參考。
首先，一個最基本的問題，兩臺計算機是怎麼進行通信的。
假設現在A主機中的向B主機的發一條消息，“今晚約嗎”。
首先，A主機需要開機入網，A主機會問路由器“我該設置什麼IP地址和子網掩碼，默認網關地址是多少”，路由器上的DHCP服務器收到後就分配一個IP地址給主機（DHCP服務分爲兩個階段，有的書分爲4個階段，怎麼分都不重要，後面會單獨講）。於是打開應用程序，編輯消息，點擊發送。
應用層：當點擊"發送"的時候，A主機的應用程序就會把發送給誰，端口號，消息內容等等封裝成數據包，交給表示層。除此以外，還要知道接收方的IP地址是多少，這裏要進行DNS域名解析。（比方說發郵件到目的郵箱，郵件要通過服務器中轉，域名解析就是服務器的IP地址。爲什麼要中轉？因爲你發送的時候B主機可能是關機的狀態，那麼B主機自然是沒有IP地址的，那服務器就要先保留A發送的郵件，等B主機連接上服務器了，服務器再把郵件發給B主機。）
表示層：表示層收到應用層數據，一看，你這編碼格式B主機不一定有啊，萬一沒有，B就算收到了數據顯示出來可能是一堆亂碼，於是表示層把數據把數據轉換成通用格式，這樣B收到後就能準確的知道A發的消息是什麼。如果當心別人竊取了消息，還可以對數據進行加密，B收到後再解密。
會話層：接下來數據就來到了會話層，會話層主要是管理何時建立連接，傳送順序，何時關閉連接。比方說登錄FTP服務器要進行身份驗證，QQ上傳送文件，要先建立一個會話，會話結束後關閉會話。
傳輸層：數據來到傳輸層，由於是端到端的傳輸，傳輸層採用TCP協議，進行三次握手建立連接，準備發送數據，在傳輸前應用層還要考慮幾個問題，
問題1：我應該發送多大的數據包，因爲數據經過的網絡有的數據鏈路可承載的最大傳輸單元（MTU）都不盡相同，我如果不按最小的單元封包發送，數據在傳輸的過程中可能要先分片再重組。所以我得知道MTU大小。
問題2：如果每次都發送一幀，然後等待接收回復確認幀，如果這個確認幀在網絡中丟失了或者由於網絡擁堵一直沒傳過來，我又要重發數據，這樣一來一往的傳送效率就低了，那怎樣提高發送效率呢。那我就一次多發幾條。發送窗口控制。
問題3：我一次多發幾條數據接收端能不能接收得過來，如果接收不過來，我後面又要重發數據，那就白折騰了，所以我得知道接收端的實際接收能力。流量控制
問題4：網絡是一個共享環境，如果一開始就發送一個較大的包到網絡，可能網絡 會出現擁堵，爲了防止這個問題的出現，所以要還進行擁塞控制。
問題5：發送的數據是否到達，如果沒有接收端返回的確認收到的消息，過多久進行重發數據，重發控制。
傳輸層爲了保證通信質量可靠性要作很多控制，以上的這些問題都是實際網絡通信探索中遇到的，後續會一個一個問題單獨介紹是怎麼解決的。
網絡層：網絡層的作用就將數據從發送端發送到接收端，使用IP協議。那數據怎麼走，先發送給誰，要進行路徑的選擇。此外還要知道下一段主機/路由器的MAC地址，在實際傳輸的時候，數據可能不是直接從源主機發送到目標主機，數據會經過交換機，路由器等等，是一段一段傳輸。具體是怎麼一段一段傳輸，然後怎麼得到目標IP地址對應的MAC地址的，我後面再細講數據在網絡中怎麼傳送的。
數據鏈路層：數據從上層傳到了鏈路層，首先封裝MAC地址。數據鏈路層只負責一個網絡分段內的數據傳送。
物理層：終於可以發送數據了，發一個前導碼，例如101010，同步一下，然後把0、1轉換爲高低電壓和脈衝光傳輸給物理的傳輸介質（就是光纖和雙絞線）。
假設現在B主機收到了數據，接收方是自下層到上層逐層解包。
物理層收到數據，數據鏈路層先校驗，檢查數據在傳輸過程中有沒有損壞，如果有損壞則丟棄，如果沒有損壞，則匹配MAC地址，發現是發我的數據包，那就收下了，上交給IP層，IP層解析出來目標IP地址和本機IP地址相同，再上交給傳輸層，傳輸層會返回確認幀，再解析出端口號，上交給端口號對應的應用程序，我不知道這裏會話層都幹了什麼，數據到在表示層進行數據編碼轉換或者解密等等。最終顯示消息。接收肯定不會那麼簡單，肯定還有I/O中斷等處理，接收時7層模型每一層都做了什麼，相關資料極少，有了解的朋友歡迎在下方指導。
數據在網絡中怎麼傳送的？
前面我們通過DNS域名解析已經知道了目標IP地址，目標IP地址不一定就是B主機的IP地址，原因我已經說過了，教科書講的都特別理想。
1、 因此首先主機先從會本機的ARP緩存表中查找對應的MAC地址記錄。
2、 如果找不到，主機A根據目標IP地址判斷目標主機是不是在本網絡。
3、 如果不在本網，那說明要數據通過網關發出去。然後主機從本機的ARP緩存表中查找網關對應的MAC地址記錄
4、 如果沒有找到就發送ARP廣播請求網關MAC地址。
5、 迴應後，更新本機ARP緩存表，增加記錄[目標主機IP，網關MAC地址]。
6、 下次如果要發送數據給目標主機，直接封裝網關的MAC地址。
7、 網關收到數據增加記錄[A主機，MAC地址]。查自己的ARP緩存表有沒有目標IP對應的MAC地址。
8、 如果找到了直接封裝對應的MAC地址發送出去，如果沒有找到目標主機的MAC，網關根據目標IP地址找路由表，確定下一跳的IP地址。
9、 網關根據下一跳的IP地址，查找網關的ARP緩存表，如果沒找到，繼續查找下一跳IP地址對應的MAC地址。記錄[下一跳的IP地址, 下一跳的MAC地址]
10、 下一跳收到數據增加記錄[網關，MAC地址]。重複7~10數據就這樣一段一段的在網絡上傳遞，邊查詢邊更新，直到數據查到目標IP的MAC地址。最終把數據發送給目標主機。
DHCP工作原理：
DHCP主要是實現自動設置IP地址，統一管理IP地址分配。
第一階段：
1、 DHCP客戶端廣播發現包，發現DHCP服務器，請求IP地址租約。
2、 DHCP服務器收到後預分配一個IP地址，然後發一個ICMP回送請求到網絡，確認沒有返回應答。再通知客戶端可以使用的網絡設置。
第二階段：
3、 DHCP客戶端收到DHCP服務器發來的IP地址，廣播發送ARP請求包，確認沒有返回應答。再給廣播DHCP請求包，要求設置2中通知的設置。
4、 DHCP服務器同意3中的設置。
因爲網絡上可能存在多個DHCP服務器時，一個DHCP服務器不能查出已被其它服務器租出去的IP地址，而且DHCP不能發現網絡上非DHCP客戶機已經在使用的IP地址。DHCP的確認之所以分兩個階段是爲了保證即使在DHCP服務器上重複設置也能正常工作。
ICMP協議：
ICMP主要負責與IP相關的設置，IP包被廢棄的原因，網絡通信等提供這類功能的協議，像平時經常使用的ping命令，traceroute命令都是利用了ICMP的回送應答消息。
DNS
因爲IP地址不好記，所以會給主機取一個方便記憶的標識名，於是就有管理主機名與IP地址的對應表，DNS就提供了一個自動檢索某主機名的IP地址的系統。叫域名解析，域名是分層的，如果mail.163和mail.qq就是在mail層下的兩個不同的域名。DNS就是互聯網中的分佈式數據庫。
ARP的工作機制：
ARP主要是通過IP地址查找對應的MAC地址信息。例如A主機想詢問B主機的MAC地址。首先可以通過DNS找到B的IP地址。
1、 首先查找本機的ARP緩存表中有沒有記錄，
2、 如果本機上沒有找到記錄，就廣播發送一個ARP請求包，這個請求包將會被同一鏈路上的其它主機收到。
3、 只有目標IP的主機收到消息後，目標主機纔會通過單播的形響應請求主機，如同一鏈路上沒有目標主機就收不到任何響應。
ARP能穿過兩層交換機，但不能穿過路由器。對於兩層交換機在收到ARP請求後，首先會增加記錄[請求主機IP地址，請求主機的MAC地址]，接着找到本機的ARP緩存表中是否有目標IP的MAC地址，如果有則從對應的端口發送出去，如果沒有，則從默認端口廣播ARP請求。
路徑MUT發現工作原理：
由於每種數據鏈路的可承載的最大傳輸單元可能不同，在傳輸的過程中IP報文可能要先分片再在目標主機進行數據重組，這樣會降低網絡傳送效率，因此，並不希望路由器做IP數據包的分片處理。所以產生了“路徑MUT發現”（Path MTU Discovery）。
1、 發送時IP首部的分片標誌位設置爲不分片，路由器收到包後會丟棄。
2、 路由器會ICMP通知下一次MTU的大小。
3、 主機收到後，如果是UDP傳輸，那麼後面發送包都會小於等於MTU大小，對於TCP傳輸，會在發送端傳輸層就進行分片重發處理。
4、 對於UDP傳輸，分片到達目標主機後，要重組再傳給UDP，但對於TCP傳輸不需要重組，原樣發給TCP層。
窗口控制：
TCP以段爲單位發送數據，每發一個段都會進行確認應答。如果這樣發一個段就等待回覆再發下一段數據，效率太低了，爲了提高效率，發送端在發送一個段後可以不必要等待確認應答，繼續發送。窗口大小就是指無需等待確認應答而可以發送的最大值。如果收到了前面的確認幀那麼窗口就向前滑動一段。否則等待確認應答。
流量控制：
考慮到接收端的接收能力，控制發送的數據量，就是流量控制，具體操作是，接收端主機向發送端主機通知自己可以接收數據的大小，然後發送端調整窗口大小。
擁塞控制：
防止網絡擁塞，控制窗口大小。
重發控制：
三層交換機與路由器的區別：
三層交換機和路由器都可以進行路由轉發功能，三層交換機的更偏重數據轉發功能，路由器偏重不同網絡的互聯，路由功能更全。
網關與路由器的區別：
網關是個概念，能進行協議轉換，能讓不同的網絡進行通信。可以是路由器，也可能用三層交換機做網關。而路由器是指一個具體設備。