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http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html
前言
勞于讀書蛾绎，逸于作文。
博主之前寫過一篇博客：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析,在這篇博客里通過抓包竹宋，具體的分析了不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的傳送的數(shù)據(jù)和傳送的方式。而此篇博客則用來作為一個(gè)大綱式的內(nèi)容尸变，按照層級(jí)劃分岸霹，逐步介紹各層級(jí)的協(xié)議以及他們所起的作用棺滞。若有錯(cuò)誤之處拄显，歡迎批評(píng)指正苟径。
正文
1.概述
互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，分成好幾層躬审。每一層都有自己的功能涩笤，就像建筑物一樣，每一層都靠下一層支持盒件。
1.1 模型劃分
首先我們需要明白的事互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是分層級(jí)的，那么這個(gè)層級(jí)的劃分根據(jù)不同的模型又有一些不同舱禽。其中又有兩個(gè)模型的劃分是我們最常見到的，一個(gè)是OSI七層劃分誊稚，另一個(gè)是TCP/IP五層劃分翔始。他們分別把互聯(lián)網(wǎng)分成了七層和五層罗心。
OSI和TCP/IP模型是很基礎(chǔ)但又非常重要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)
OSI七層模型
OSI的層
功能
TCP/IP協(xié)議族
應(yīng)用層
文件傳輸，電子郵件城瞎，文件服務(wù)渤闷，虛擬終端
TFTP，HTTP脖镀，SNMP飒箭，F(xiàn)TP，SMTP蜒灰，DNS弦蹂，Telnet
表示層
數(shù)據(jù)格式化，代碼轉(zhuǎn)換强窖，數(shù)據(jù)加密
沒有協(xié)議
會(huì)話層
解除或建立與別的接點(diǎn)的聯(lián)系
沒有協(xié)議
傳輸層
提供端對(duì)端的接口
TCP凸椿，UDP
網(wǎng)絡(luò)層
為數(shù)據(jù)包選擇路由
IP，ICMP翅溺，RIP脑漫，OSPF，BGP咙崎，IGMP
數(shù)據(jù)鏈路層
傳輸有地址的幀以及錯(cuò)誤檢測功能
SLIP优幸，CSLIP，PPP叙凡，ARP劈伴，RARP，MTU
物理層
以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式在物理媒體上傳輸數(shù)據(jù)
ISO2110握爷，IEEE802跛璧，IEEE802.2
1.2 層與協(xié)議
每一層都是為了完成一種功能。為了實(shí)現(xiàn)這些功能新啼，就需要大家都遵守共同的規(guī)則追城。
大家都遵守的規(guī)則，就叫做”協(xié)議”（protocol）燥撞。
這個(gè)協(xié)議就是我們所說的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議
（internet protocol）,每一層都有若干個(gè)協(xié)議座柱，他們共同構(gòu)成了我們所要講的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。
由以上表格我們可以看出物舒，在OSI七層協(xié)議
模型里會(huì)話層和表示層是沒有協(xié)議的色洞，這里我們?nèi)〉氖荰CP/IP
模型，分成五層也比較容易解釋冠胯。
那么這五層又都是什么呢火诸？從上到下分別是：
層級(jí)
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
應(yīng)用層
也就是用戶使用的應(yīng)用了。
傳輸層
四層交換機(jī)荠察、也有工作在四層的路由器
網(wǎng)絡(luò)層
路由器置蜀、三層交換機(jī)
數(shù)據(jù)鏈路層
網(wǎng)橋（現(xiàn)已很少使用）奈搜、以太網(wǎng)交換機(jī)（二層交換機(jī)）、網(wǎng)卡（其實(shí)網(wǎng)卡是一半工作在物理層盯荤、一半工作在數(shù)據(jù)鏈路層）
物理層
網(wǎng)卡馋吗，光纖，CAT-5線秋秤，中繼器宏粤、集線器、還有我們通常說的雙絞線也工作在物理層
如上表格所示航缀，最底下的一層叫做物理層
（Physical Layer）商架，最上面的一層叫做應(yīng)用層
（Application Layer），中間的三層（自下而上）分別是數(shù)據(jù)鏈路層
（Data Link Layer）芥玉、網(wǎng)絡(luò)層
（Network Layer）和傳輸層
（Transport Layer）蛇摸。越下面的層，越靠近硬件灿巧；越上面的層赶袄，越靠近用戶。下面來介紹每一層的功能抠藕，著重介紹每一層的主要協(xié)議
- 物理層
物理層規(guī)定:為傳輸數(shù)據(jù)所需要的物理鏈路創(chuàng)建饿肺、維持、拆除盾似，而提供具有機(jī)械的敬辣，電子的，功能的和規(guī)范的特性 ——物理層(維基百科)
上面維基百科對(duì)于物理層的解釋說白了就是要把電腦連在一塊零院，方法呢溉跃，可以用光纜、電纜告抄、雙絞線撰茎、無線電波等方式。
物理層
就是把電腦連接起來的物理手段打洼。它主要規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的一些電氣特性龄糊，作用是負(fù)責(zé)傳送0和1的電信號(hào)。
- 數(shù)據(jù)鏈路層
在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)鏈路連接的創(chuàng)建募疮、維持和釋放管理炫惩。構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)單元（frame：數(shù)據(jù)幀或幀），并對(duì)幀定界阿浓、同步他嚷、收發(fā)順序的控制。 ——數(shù)據(jù)鏈路層(維基百科)
3.1 定義
上面說的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體也就是我們?nèi)粘Ｓ玫降氖謾C(jī)電腦等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備了，我們剛剛了解到不同網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間通過一些物理手段（光纜爸舒，雙絞線，無線電波等）連接在了一起稿蹲，來進(jìn)行傳輸0和1電信號(hào)扭勉。單純的傳輸0和1沒有任何意義，肯定是要規(guī)定電信號(hào)的解讀方式苛聘，多少個(gè)電信號(hào)是一組涂炎？每一組代表的意義又是什么？
這就是數(shù)據(jù)鏈路層的功能设哗，規(guī)定這些電信號(hào)的分組方式唱捣。
3.2 以太網(wǎng)協(xié)議
剛剛開始的時(shí)候，每一家公司都有自己的一套對(duì)于電信號(hào)的解讀方式网梢，后來隨著時(shí)間的推移震缭，一種叫做以太網(wǎng)
(Ethernet)的協(xié)議，占據(jù)了主導(dǎo)地位战虏。
以太網(wǎng)規(guī)定拣宰，一組電信號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)包，叫做”幀”（Frame）烦感。每一幀分成兩個(gè)部分：標(biāo)頭（Head）和數(shù)據(jù)（Data）巡社。
標(biāo)頭
包含數(shù)據(jù)包的一些說明項(xiàng)，比如發(fā)送者手趣、接受者晌该、數(shù)據(jù)類型等等；數(shù)據(jù)
則是數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容绿渣。
標(biāo)頭
的長度朝群，固定為18字節(jié)。數(shù)據(jù)
的長度怯晕，最短為46字節(jié)潜圃，最長為1500字節(jié)。因此舟茶，整個(gè)幀
最短為64字節(jié)谭期，最長為1518字節(jié)。如果數(shù)據(jù)很長吧凉，就必須分割成多個(gè)幀
進(jìn)行發(fā)送隧出。
3.3 MAC地址
我想在日常上網(wǎng)過程中，最為熟悉的就是用一根網(wǎng)線連接端口和電腦了吧阀捅，網(wǎng)線連接電腦實(shí)際上是連接的這個(gè)玩意兒：
上面就是我們所說的網(wǎng)卡了胀瞪，它在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層兩個(gè)層級(jí)工作，正所謂能力越大責(zé)任越大，網(wǎng)卡的重要性自然不言而喻了凄诞。前面說圆雁，以太網(wǎng)規(guī)定每一個(gè)數(shù)據(jù)包都有一個(gè)標(biāo)頭
（Head）來說明發(fā)送者，接受者信息帆谍，數(shù)據(jù)類型等信息伪朽。而網(wǎng)卡就是以太網(wǎng)規(guī)定的來標(biāo)明發(fā)送者和接受者信息的工具。
網(wǎng)卡的地址汛蝙，就是數(shù)據(jù)包的發(fā)送地址和接收地址烈涮，這叫做MAC地址。
這個(gè)Mac地址自然就是發(fā)送者窖剑，接受者信息的了坚洽，通過這個(gè)每臺(tái)電腦獨(dú)一無二的地址計(jì)算機(jī)就能通過一些方式找到另一臺(tái)電腦了。每塊網(wǎng)卡出廠的時(shí)候西土，都有一個(gè)全世界獨(dú)一無二的MAC地址讶舰，長度是48個(gè)二進(jìn)制位，通常用12個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示翠储。有了MAC地址绘雁，就可以定位網(wǎng)卡和數(shù)據(jù)包的路徑了。
3.4 廣播
我們現(xiàn)在有了網(wǎng)卡援所，也知道每一塊網(wǎng)卡都有一個(gè)世界上獨(dú)一無二的Mac地址庐舟，那發(fā)送者應(yīng)該怎么去找接受者這臺(tái)設(shè)備呢，換句話說發(fā)送者怎么才能知道接受者的Mac地址呢住拭？這就需要另一個(gè)協(xié)議了叫做ARP協(xié)議挪略，這個(gè)協(xié)議留在后面介紹。這里我們只需要知道滔岳，發(fā)送者必須要知道接受者的Mac地址才能準(zhǔn)確的發(fā)送數(shù)據(jù)杠娱。
以太網(wǎng)采用了一種廣撒網(wǎng)的方式，發(fā)送者發(fā)送的數(shù)據(jù)包會(huì)發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的計(jì)算機(jī)谱煤，然后由接收到數(shù)據(jù)包的計(jì)算機(jī)來判斷自己是不是接收方摊求。
圖片來自維基百科廣播，如圖所示刘离，紅色主機(jī)是發(fā)送方室叉，綠色某一臺(tái)是接收方，數(shù)據(jù)包會(huì)發(fā)送給同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的所有綠色主機(jī)硫惕，然后由綠色主機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭來判斷自己是不是接收方茧痕。如果是，就接受這個(gè)包恼除，不是則丟棄踪旷。這種發(fā)送數(shù)據(jù)的方式就是廣播
。
綜上，有了對(duì)于數(shù)據(jù)包的定義令野，網(wǎng)卡的Mac地址舀患，廣播的發(fā)送方式，數(shù)據(jù)鏈路層基本就算完整了气破，然后不同計(jì)算機(jī)之間就可以傳送數(shù)據(jù)了构舟。
4.網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層使兩終端系統(tǒng)能夠互連且決定最佳路徑，并具有一定的擁塞控制和流量控制的能力堵幽。 ——網(wǎng)絡(luò)層(維基百科)
4.1 網(wǎng)絡(luò)層的產(chǎn)生
走到這里我們實(shí)現(xiàn)的只是在一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)里傳送數(shù)據(jù)。但我們知道弹澎，互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上是由大大小小的子網(wǎng)絡(luò)組成的：
大到一個(gè)ISP（因特網(wǎng)服務(wù)提供商朴下，國內(nèi)較大的比如移動(dòng)電信等），小到一個(gè)公司的局域網(wǎng)苦蒿，正事這些大大小小的子網(wǎng)絡(luò)組成了龐大的互聯(lián)網(wǎng)體系殴胧。但實(shí)際上，廣播的方式只能在子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行佩迟，不同子網(wǎng)絡(luò)之間廣播方式是行不通的团滥。
因此我們需要一種方法能夠判斷兩臺(tái)主機(jī)是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，如果在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)就以廣播的方式傳輸數(shù)據(jù)报强，如果不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)就以路由
的方式傳輸（路由是個(gè)比較大的概念灸姊，本文不涉及），關(guān)于路由協(xié)議的了解戳這里秉溉，MAC地址做不到這一點(diǎn)力惯，它只和廠商有關(guān)，和計(jì)算機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)并沒有關(guān)系召嘶。
這就導(dǎo)致了”網(wǎng)絡(luò)層”的誕生父晶。它的作用是引進(jìn)一套新的地址，使得我們能夠區(qū)分不同的計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)弄跌。這套地址就叫做”網(wǎng)絡(luò)地址”甲喝，簡稱”網(wǎng)址”。
網(wǎng)址的出現(xiàn)铛只，使得每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有了兩個(gè)地址埠胖，一個(gè)是出生就帶著不會(huì)改變的Mac地址，一個(gè)是后期網(wǎng)絡(luò)管理員分配的可變的網(wǎng)絡(luò)地址格仲。網(wǎng)址判斷兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)押袍，Mac地址則是將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的傳遞到目標(biāo)計(jì)算機(jī)中。因此邏輯上可以判斷必定是先處理網(wǎng)絡(luò)地址凯肋，再處理Mac地址谊惭。
4.2 IP協(xié)議
規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議，叫做IP協(xié)議。它所定義的地址圈盔，就被稱為IP地址豹芯。
現(xiàn)在廣泛采用的是IP協(xié)議第四版，簡稱IPv4驱敲。這個(gè)版本規(guī)定铁蹈，網(wǎng)絡(luò)地址由32個(gè)二進(jìn)制位組成，IPV6則是64個(gè)二進(jìn)制組成众眨。
由于IPV6還沒有廣泛應(yīng)用握牧，這里還是用IPV4講解。一般我們用分成四段（IPV6分成八段）的十進(jìn)制數(shù)表示IP地址娩梨，從0.0.0.0一直到255.255.255.255沿腰。這個(gè)地址分成兩部分，前一部分是網(wǎng)絡(luò)部分狈定，后一部分代表主機(jī)颂龙。But!!!網(wǎng)絡(luò)部分具體是前16位還是前24位，我們沒法從IP地址進(jìn)行判斷纽什，這是我們就需要另一參數(shù)叫做子網(wǎng)掩碼
措嵌。
所謂”子網(wǎng)掩碼”，就是表示子網(wǎng)絡(luò)特征的一個(gè)參數(shù)芦缰。它在形式上等同于IP地址企巢，也是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)字，它的網(wǎng)絡(luò)部分全部為1让蕾，主機(jī)部分全部為0包斑。比如，IP地址172.16.254.1涕俗，如果已知網(wǎng)絡(luò)部分是前24位罗丰，主機(jī)部分是后8位，那么子網(wǎng)絡(luò)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000再姑，寫成十進(jìn)制就是255.255.255.0萌抵。
知道”子網(wǎng)掩碼”，我們就能判斷元镀，任意兩個(gè)IP地址是否處在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)绍填。方法是將兩個(gè)IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算（兩個(gè)數(shù)位都為1，運(yùn)算結(jié)果為1栖疑，否則為0）讨永，然后比較結(jié)果是否相同，如果是的話遇革，就表明它們在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中卿闹，否則就不是揭糕。
比如，已知IP地址172.16.254.1和172.16.254.233的子網(wǎng)掩碼都是255.255.255.0锻霎，請(qǐng)問它們是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)著角？兩者與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算，結(jié)果都是172.16.254.0旋恼，因此它們在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)吏口。
那么問題來了，IP地址放在哪里存儲(chǔ)呢冰更？是的产徊，我們可以直接存儲(chǔ)在前面提到的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的Data部分。
IP地址長這樣：
“標(biāo)頭”部分主要包括版本蜀细、長度囚痴、IP地址等信息，”數(shù)據(jù)”部分則是IP數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容∩笤幔現(xiàn)在把它加到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包里面：
IP數(shù)據(jù)包的”標(biāo)頭”部分的長度為20到60字節(jié)，整個(gè)數(shù)據(jù)包的總長度最大為65,535字節(jié)奕谭。因此涣觉，理論上，一個(gè)IP數(shù)據(jù)包的”數(shù)據(jù)”部分血柳，最長為65,515字節(jié)官册。前面說過，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的”數(shù)據(jù)”部分难捌，最長只有1500字節(jié)膝宁。因此，如果IP數(shù)據(jù)包超過了1500字節(jié)根吁，它就需要分割成幾個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包员淫，分開發(fā)送了。
4.3 ARP協(xié)議
現(xiàn)在為止我們必須知道兩個(gè)地址击敌，一個(gè)是IP地址介返，一個(gè)是Mac地址才能把數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)，那么IP地址是已知的（后文解釋）沃斤，MAC地址怎么獲取呢圣蝎？
我們需要一種能通過IP地址得知MAC地址的機(jī)制，這個(gè)極致就是ARP協(xié)議衡瓶。
那么徘公，這里又分成兩種情況，一種是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)哮针，那么我們可以用ARP協(xié)議关面，得到對(duì)方的MAC地址坦袍。ARP協(xié)議也是發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包（包含在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中），其中包含它所要查詢主機(jī)的IP地址缭裆，在對(duì)方的MAC地址這一欄键闺，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個(gè)”廣播”地址澈驼。它所在子網(wǎng)絡(luò)的每一臺(tái)主機(jī)辛燥，都會(huì)收到這個(gè)數(shù)據(jù)包，從中取出IP地址缝其，與自身的IP地址進(jìn)行比較挎塌。如果兩者相同，都做出回復(fù)内边，向?qū)Ψ綀?bào)告自己的MAC地址榴都，否則就丟棄這個(gè)包。
另一種情況是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)漠其，那么事實(shí)上沒有辦法得到對(duì)方的MAC地址嘴高，只能把數(shù)據(jù)包傳送到兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)連接處的”網(wǎng)關(guān)”（gateway），讓網(wǎng)關(guān)（后文解釋）去處理和屎。
4.4總結(jié)
這一層為止拴驮，如果目標(biāo)主機(jī)和本機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，我們通過IP地址柴信，子網(wǎng)掩碼比較得出在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果套啤，在通過ARP協(xié)議得到目標(biāo)主機(jī)的Mac地址，發(fā)送随常！Success潜沦！
如果目標(biāo)主機(jī)和本機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，我們通過IP地址绪氛，子網(wǎng)掩碼比較得出在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果唆鸡，然后交給本網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)A處理，網(wǎng)關(guān)A根據(jù)路由協(xié)議得到目標(biāo)主機(jī)所在子網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)B枣察，網(wǎng)關(guān)B再通過IP地址判斷得出和目標(biāo)主機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)喇闸，然后再通過ARP協(xié)議獲取Mac地址，發(fā)送询件！Success!
- 傳輸層
該層的協(xié)議為應(yīng)用進(jìn)程提供端到端的通信服務(wù)燃乍。它提供面向連接的數(shù)據(jù)流支持、可靠性宛琅、流量控制刻蟹、多路復(fù)用等服務(wù)『俦伲——傳輸層（維基百科）
5.1 傳輸層的產(chǎn)生
我們現(xiàn)在成功的實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和主機(jī)之間的通信舆瘪，那么問題又來了片效，主機(jī)之間不同的程序該怎么區(qū)分這個(gè)數(shù)據(jù)是不是發(fā)送給自己的呢。要知道英古，當(dāng)你正在QQ聊天的時(shí)候淀衣，微信發(fā)送過來的消息內(nèi)容呈現(xiàn)在了QQ界面，這會(huì)讓計(jì)算機(jī)懵逼的召调！太混亂了膨桥！
這個(gè)時(shí)候我們就需要一個(gè)新的參數(shù)了！這個(gè)參數(shù)就是端口
唠叛。
可連接兩個(gè)或兩個(gè)以上不同之電路裝置使之能夠傳遞電子或任何形式訊號(hào)之裝置.——端口（維基百科）
它其實(shí)是每一個(gè)使用網(wǎng)卡的程序的編號(hào)只嚣。每個(gè)數(shù)據(jù)包都發(fā)到主機(jī)的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的數(shù)據(jù)艺沼。
不同的程序在計(jì)算機(jī)中所占用的端口是不同的册舞，確切的說是不能相同的，否則就混亂了障般。比如调鲸，HTTP所占用的端口一般是80，HTTPS所占用的端口一般是443挽荡。
端口
是0到65535之間的一個(gè)整數(shù)藐石，正好16個(gè)二進(jìn)制位。0到1023的端口
被系統(tǒng)占用徐伐，用戶只能選用大于1023的端口
。不管是瀏覽網(wǎng)頁還是在線聊天募狂，應(yīng)用程序會(huì)隨機(jī)選用一個(gè)端口
办素，然后與服務(wù)器的相應(yīng)端口
聯(lián)系。
確切的說祸穷，傳輸層實(shí)現(xiàn)的是端對(duì)端的服務(wù)性穿，網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的僅僅是主機(jī)到主機(jī)之間的服務(wù)。只要確定主機(jī)和端口雷滚，我們就能實(shí)現(xiàn)程序之間的交流需曾。因此，Unix系統(tǒng)就把主機(jī)+端口祈远，叫做”套接字”（socket）呆万。
5.2 UDP協(xié)議
現(xiàn)在又出了一個(gè)新的數(shù)據(jù)，就是端口信息〕捣荩現(xiàn)在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包里已經(jīng)包括發(fā)送者谋减，接受者信息，數(shù)據(jù)類型扫沼，IP地址數(shù)據(jù)包出爹，UDp數(shù)據(jù)包庄吼。
UDP數(shù)據(jù)包同樣是由標(biāo)頭和數(shù)據(jù)組成：
標(biāo)頭
部分主要定義了發(fā)出端口和接收端口，數(shù)據(jù)
部分定義了具體的內(nèi)容严就。然后把它放在IP地址數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分总寻，前面我們說過IP數(shù)據(jù)包是放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)里面的，那么現(xiàn)在整個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包就成了這樣：
UDP數(shù)據(jù)包非常簡單梢为，”標(biāo)頭”部分一共只有8個(gè)字節(jié)渐行，總長度不超過65,535字節(jié)，一個(gè)IP數(shù)據(jù)包正好可以容納抖誉。
5.3 TCP協(xié)議
為了解決這個(gè)問題殊轴，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，TCP協(xié)議就誕生了袒炉。這個(gè)協(xié)議非常復(fù)雜旁理，但可以近似認(rèn)為，它就是有確認(rèn)機(jī)制的UDP協(xié)議我磁，每發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包都要求確認(rèn)孽文。如果有一個(gè)數(shù)據(jù)包遺失，就收不到確認(rèn)夺艰，發(fā)出方就知道有必要重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包了芋哭。
因此，TCP協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)不會(huì)遺失郁副。它的缺點(diǎn)是過程復(fù)雜减牺、實(shí)現(xiàn)困難、消耗較多的資源存谎。TCP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包一樣拔疚，都是內(nèi)嵌在IP數(shù)據(jù)包的”數(shù)據(jù)”部分。TCP數(shù)據(jù)包沒有長度限制既荚，理論上可以無限長稚失，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長度不會(huì)超過IP數(shù)據(jù)包的長度恰聘，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割句各。
關(guān)于TCP協(xié)議的三次握手和四次揮手過程博主在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析這篇博客里有較為詳細(xì)的說明。
- 應(yīng)用層
應(yīng)用層直接和應(yīng)用程序接口并提供常見的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)晴叨。 ——應(yīng)用層（維基百科）
6.1 應(yīng)用層介紹
應(yīng)用程序收到”傳輸層”的數(shù)據(jù)凿宾，接下來就要進(jìn)行解讀。由于互聯(lián)網(wǎng)是開放架構(gòu)兼蕊，數(shù)據(jù)來源五花八門菌湃，必須事先規(guī)定好格式，否則根本無法解讀遍略。
“應(yīng)用層”的作用惧所，就是規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式骤坐。
舉例來說，TCP協(xié)議可以為各種各樣的程序傳遞數(shù)據(jù)下愈，比如Email纽绍、WWW、FTP等等势似。那么拌夏，必須有不同協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁履因、FTP數(shù)據(jù)的格式障簿，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了”應(yīng)用層”。
這是最高的一層栅迄，直接面對(duì)用戶站故。它的數(shù)據(jù)就放在TCP數(shù)據(jù)包的”數(shù)據(jù)”部分。因此毅舆，現(xiàn)在的以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包就變成下面這樣：
上面買的坑改填了西篓，我們前面說過，我們對(duì)于目標(biāo)主機(jī)的IP地址肯定知道的憋活，為什么呢岂津？還有就是當(dāng)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，我們需要通過本機(jī)所在子網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)A悦即，再通過路由協(xié)議得到目標(biāo)主機(jī)子網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)B吮成，由網(wǎng)關(guān)B將我們要發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)的數(shù)據(jù)包發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)。那么辜梳，網(wǎng)關(guān)又是什么呢粱甫？
6.2 DNS協(xié)議
我們都知道由于IP地址不方便記憶，我們創(chuàng)造了域名這個(gè)概念冗美。
DNS（網(wǎng)域名稱系統(tǒng)魔种，Domain Name System析二，有時(shí)也簡稱為域名）是因特網(wǎng)的一項(xiàng)核心服務(wù)，它作為可以將域名和IP地址相互映射的一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，能夠使人更方便的訪問互聯(lián)網(wǎng)棚饵，而不用去記住能夠被機(jī)器直接讀取的IP地址數(shù)串碗淌。
例如，damonare.cn是一個(gè)域名蛤吓，和IP地址119.29.180.47相對(duì)應(yīng)宵喂。DNS就像是一個(gè)自動(dòng)的電話號(hào)碼簿，我們可以直接撥打damonare的名字來代替電話號(hào)碼（IP地址）会傲。我們直接調(diào)用網(wǎng)站的名字以后锅棕，DNS就會(huì)將便于人類使用的名字（如 damonare.cn）轉(zhuǎn)化成便于機(jī)器識(shí)別的IP地址（如119.29.180.47）拙泽。
已知DNS服務(wù)器為8.8.8.8（這個(gè)和IP地址一樣管理員告知或是通過自行設(shè)置的），于是我們向這個(gè)地址發(fā)送一個(gè)DNS數(shù)據(jù)包（53端口）：
DNS服務(wù)器做出響應(yīng)裸燎，告訴我們Google的IP地址是172.194.72.105顾瞻。于是，我們知道了對(duì)方的IP地址德绿。
6.2 網(wǎng)關(guān)
網(wǎng)關(guān)要區(qū)別于路由器（由于歷史的原因荷荤，許多有關(guān)TCP/IP的文獻(xiàn)曾經(jīng)把網(wǎng)絡(luò)層使用的路由器（英語：Router）稱為網(wǎng)關(guān)，在今天很多局域網(wǎng)采用都是路由來接入網(wǎng)絡(luò)移稳，因此現(xiàn)在通常指的網(wǎng)關(guān)就是路由器的IP）蕴纳，經(jīng)常在家庭中或者小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中使用，用于連接局域網(wǎng)和Internet个粱。
前面我們已經(jīng)說過發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包古毛，需要知道兩個(gè)地址：
對(duì)方的MAC地址
對(duì)方的IP地址
有了這兩個(gè)地址，數(shù)據(jù)包才能準(zhǔn)確送到接收者手中几蜻。但是喇潘，前面說過，MAC地址有局限性梭稚，如果兩臺(tái)電腦不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)颖低，就無法知道對(duì)方的MAC地址，必須通過網(wǎng)關(guān)（gateway）轉(zhuǎn)發(fā)弧烤。
上圖中忱屑，1號(hào)電腦要向4號(hào)電腦發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。它先判斷4號(hào)電腦是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)暇昂，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不是（后文介紹判斷方法）莺戒，于是就把這個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)到網(wǎng)關(guān)A。網(wǎng)關(guān)A通過路由協(xié)議急波，發(fā)現(xiàn)4號(hào)電腦位于子網(wǎng)絡(luò)B从铲，又把數(shù)據(jù)包發(fā)給網(wǎng)關(guān)B，網(wǎng)關(guān)B再轉(zhuǎn)發(fā)到4號(hào)電腦澄暮。
6.3 DHCP協(xié)議
新買的電腦通常你必須做一些設(shè)置名段，才能上網(wǎng)，有時(shí)泣懊，管理員（或者ISP）會(huì)告訴你下面四個(gè)參數(shù)伸辟，你把它們填入操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)就能連上網(wǎng)了：
本機(jī)的IP地址
子網(wǎng)掩碼
網(wǎng)關(guān)的IP地址
DNS的IP地址
由于它們是給定的馍刮，計(jì)算機(jī)每次開機(jī)信夫，都會(huì)分到同樣的IP地址，所以這種情況被稱作”靜態(tài)IP地址上網(wǎng)”。如下圖Window靜態(tài)IP上網(wǎng)設(shè)置界面：
這樣的設(shè)置很專業(yè)静稻，但普通用戶望而生畏警没，而且如果一臺(tái)電腦的IP地址保持不變，其他電腦就不能使用這個(gè)地址振湾，不夠靈活惠奸。出于這兩個(gè)原因，大多數(shù)用戶使用”動(dòng)態(tài)IP地址上網(wǎng)”恰梢。
動(dòng)態(tài)IP地址上網(wǎng)使用的協(xié)議就是DHCP協(xié)議
佛南，這個(gè)協(xié)議規(guī)定，每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中嵌言，有一臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)管理本網(wǎng)絡(luò)的所有IP地址嗅回，它叫做”DHCP服務(wù)器”。新的計(jì)算機(jī)加入網(wǎng)絡(luò)摧茴，必須向”DHCP服務(wù)器”發(fā)送一個(gè)”DHCP請(qǐng)求”數(shù)據(jù)包绵载，申請(qǐng)IP地址和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
前面說過苛白，如果兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)娃豹，必須知道對(duì)方的MAC地址
和IP地址
，才能發(fā)送數(shù)據(jù)包购裙。但是懂版，新加入的計(jì)算機(jī)不知道這兩個(gè)地址，怎么發(fā)送數(shù)據(jù)包呢躏率？
DHCP協(xié)議
做了一些巧妙的規(guī)定躯畴。
首先DHCP協(xié)議是建立在UDP協(xié)議之上，所以整個(gè)數(shù)據(jù)包是這樣的：
(1).最前面的”以太網(wǎng)標(biāo)頭”薇芝，設(shè)置發(fā)出方（本機(jī)）的MAC地址和接收方（DHCP服務(wù)器）的MAC地址蓬抄。前者就是本機(jī)網(wǎng)卡的MAC地址，后者這時(shí)不知道夯到，就填入一個(gè)廣播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF嚷缭。
(2).后面的”IP標(biāo)頭”，設(shè)置發(fā)出方的IP地址和接收方的IP地址耍贾。這時(shí)阅爽，對(duì)于這兩者，本機(jī)都不知道逼争。于是优床，發(fā)出方的IP地址就設(shè)為0.0.0.0劝赔，接收方的IP地址設(shè)為255.255.255.255誓焦。
(3).最后的”UDP標(biāo)頭”，設(shè)置發(fā)出方的端口和接收方的端口。這一部分是DHCP協(xié)議規(guī)定好的杂伟，發(fā)出方是68端口移层，接收方是67端口。
這個(gè)數(shù)據(jù)包構(gòu)造完成后赫粥，就可以發(fā)出了观话。以太網(wǎng)是廣播發(fā)送，同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都收到了這個(gè)包越平。因?yàn)榻邮辗降腗AC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF频蛔，看不出是發(fā)給誰的，所以每臺(tái)收到這個(gè)包的計(jì)算機(jī)秦叛，還必須分析這個(gè)包的IP地址晦溪，才能確定是不是發(fā)給自己的。當(dāng)看到發(fā)出方IP地址是0.0.0.0挣跋，接收方是255.255.255.255三圆，于是DHCP服務(wù)器知道”這個(gè)包是發(fā)給我的”，而其他計(jì)算機(jī)就可以丟棄這個(gè)包避咆。
接下來舟肉，DHCP服務(wù)器讀出這個(gè)包的數(shù)據(jù)內(nèi)容，分配好IP地址查库，發(fā)送回去一個(gè)”DHCP響應(yīng)”數(shù)據(jù)包路媚。這個(gè)響應(yīng)包的結(jié)構(gòu)也是類似的，以太網(wǎng)標(biāo)頭的MAC地址是雙方的網(wǎng)卡地址樊销，IP標(biāo)頭的IP地址是DHCP服務(wù)器的IP地址（發(fā)出方）和255.255.255.255（接收方）磷籍，UDP標(biāo)頭的端口是67（發(fā)出方）和68（接收方），分配給請(qǐng)求端的IP地址和本網(wǎng)絡(luò)的具體參數(shù)則包含在Data部分现柠。
新加入的計(jì)算機(jī)收到這個(gè)響應(yīng)包院领，于是就知道了自己的IP地址、子網(wǎng)掩碼够吩、網(wǎng)關(guān)地址比然、DNS服務(wù)器等等參數(shù)。
6.4 小結(jié)
應(yīng)用層比較重要的協(xié)議還有大名鼎鼎的HTTP協(xié)議周循，這個(gè)在博主的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析這篇博客里對(duì)于TCP/HTTP協(xié)議有較為詳細(xì)的分析强法，在這里就不多做介紹了。
后記
通過整篇博客分析湾笛，我想整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的層級(jí)劃分就很清楚了饮怯，也應(yīng)該明白了數(shù)據(jù)是如何發(fā)送的，大概的過程就是如此嚎研，但互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議浩如煙海究極一生可能也無法真正理解蓖墅。此篇博客僅僅作為一個(gè)入門，也算是一個(gè)大致的思路。關(guān)于數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)具體的形式论矾，路由教翩，以及其他協(xié)議就需要讀者自己去進(jìn)一步發(fā)掘理解了。
