TCP/IP简介
虽然大家现在对互联网很熟悉，但是计算机网络的出现比互联网要早很多。
计算机为了联网，就必须规定通信协议，早期的计算机网络，都是由各厂商自己规定一套协议，IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议，互不兼容，这就好比一群人有的说英语，有的说中文，有的说德语，说同一种语言的人可以交流，不同的语言之间就不行了。
为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议簇（Internet Protocol Suite）就是通用协议标准。Internet是由inter和net两个单词组合起来的，原意就是连接“网络”的网络，有了Internet，任何私有网络，只要支持这个协议，就可以联入互联网。
因为互联网协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP协议，所以，大家把互联网的协议简称TCP/IP协议。
通信的时候，双方必须知道对方的标识，好比发邮件必须知道对方的邮件地址。互联网上每个计算机的唯一标识就是IP地址，类似123.123.123.123。如果一台计算机同时接入到两个或更多的网络，比如路由器，它就会有两个或多个IP地址，所以，IP地址对应的实际上是计算机的网络接口，通常是网卡。
IP协议负责把数据从一台计算机通过网络发送到另一台计算机。数据被分割成一小块一小块，然后通过IP包发送出去。由于互联网链路复杂，两台计算机之间经常有多条线路，因此，路由器就负责决定如何把一个IP包转发出去。IP包的特点是按块发送，途径多个路由，但不保证能到达，也不保证顺序到达。
IP地址实际上是一个32位整数（称为IPv4），以字符串表示的IP地址如192.168.0.1实际上是把32位整数按8位分组后的数字表示，目的是便于阅读。
IPv6地址实际上是一个128位整数，它是目前使用的IPv4的升级版，以字符串表示类似于 2001:0db8:85a3:0042:1000:8a2e:0370:7334。
TCP协议则是建立在IP协议之上的。TCP协议负责在两台计算机之间建立可靠连接，保证数据包按顺序到达。TCP协议会通过握手建立连接，然后，对每个IP包编号，确保对方按顺序收到，如果包丢掉了，就自动重发。
许多常用的更高级的协议都是建立在TCP协议基础上的，比如用于浏览器的HTTP协议、发送邮件的SMTP协议等。
一个IP包除了包含要传输的数据外，还包含源IP地址和目标IP地址，源端口和目标端口。
端口有什么作用？在两台计算机通信时，只发IP地址是不够的，因为同一台计算机上跑着多个网络程序。一个IP包来了之后，到底是交给浏览器还是QQ，就需要端口号来区分。每个网络程序都向操作系统申请唯一的端口号，这样，两个进程在两台计算机之间建立网络连接就需要各自的IP地址和各自的端口号。
一个进程也可能同时与多个计算机建立链接，因此它会申请很多端口。
TCP/IP详解
TCP/IP协议毫无疑问是互联网的基础协议，没有它就根本不可能上网，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不管是OSI七层模型还是TCP/IP的四层、五层模型，每一层中都要自己的专属协议，完成自己相应的工作以及与上下层级之间进行沟通。由于OSI七层模型为网络的标准层次划分，所以我们以OSI七层模型为例从下向上进行一一介绍。
tcp/ip是个协议组，它可以分为4个层次，即网路接口层，网络层，传输层，以及应用层，
在网络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。
在传输层有TCP，UDP协议
而在应用层有HTTP，FTP，DNS等协议
因此HTTP本身就是一个协议，是从WEB服务器端传输超文本，到本地浏览器的一个传输协议
下面我们用一张图来准确形象的表示：
OSI模型
OSI/RM协议是由ISO（国际标准化组织）制定的，它需要三个基本的功能：提供给开发者一个休息的，通用的概念以便开发完善，可以用来解释连接不同系统的框架。
OSI模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。OSI模型把网络通信的基本框架工作分为7层，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。下面详细介绍。
(1)物理层(Physical Layer)
物理层由来：上面提到，孤立的计算机之间要想一起玩，就必须接入internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网 物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0
(2)数据链路层(Data Link Layer)
数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思 数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式
4> 两个重要设备名称：网桥和交换机。
以太网协议：
早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了同意的标准，即以太网协议ethernet
ethernet规定
一组电信号构成一个数据包，叫做帧
每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
head包括（固定18个字节）
- 发送者/源地址，6个字节
- 接收者/目标地址，6个字节
- 数据类型，6个字节
data包括（最短46字节，最长1500字节）
- 数据包的具体内容
head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送
mac地址：
head中包括的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址
mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）
广播：
有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）
ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼
(3)网络层(Network Layer)
网络层由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了， 问题是世界范围的互联网是由 一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式， 那么一台机器发送的包全世界都会收到， 这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难
上图结论：必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是，
就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关
网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址
IP协议：
- 规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
- 范围0.0.0.0-255.255.255.255
- 一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1
子网划分的具体内容请看博客：http://www.cnblogs.com/wj-1314/p/8302473.html
子网掩码：
所谓“子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数，它在形式上等同于IP地址，也就是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。
比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
子网掩码是用来标识一个IP地址的那些位是代表网络位，以及那些位代表主机位。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分为网络地址和主机地址两部分。
蒙蔽的你肯定想问，我要区分网络位和主机位干鬼用？ 这就像寄信，你给你的南方姑娘寄信，她肉身在厦门，详细地址是厦门鼓浪屿三街27号， 那网络位就相当于城市，详细地址就是主机位，网络位帮你定位到城市，主机位帮你找到 你的南方姑娘。 路由器通过子网掩码来确定哪些是网络位，哪些是主机位
区分网络位和主机位是为了划分子网，就是把一个大网络分成多个小网络，为什么要分子网呢？
- 广播风暴：6万台主机在一个网段里，通信基本靠吼，任何一个人要吼一嗓子，6万多个人必须被动听着，一会你的网络就瘫痪啦。
- 地址浪费：运营商在公网上有很多级联的路由器，有时候2个路由器之间只会用掉几个IP,如果不进行子网划分，那同网段的其它主机也就都不能用了。举例两个级联路由器的接口ip分别为222.34.24.12/24,222.34.24.13/24, 此可承载255个主机的网段只用了2个IP,那其它的就全浪费了，因为不能再分配给别人。
划分子网本质上就是借主机位到给网络位，每借一位主机位，这个网段的可分配主机就会越少， 比如192.168.1.0/24可用主机255个，借一位变成192.168.1.0/25， 那可用主机就从255-128=127个了（从最大的值开始借），再借一位192.168.1.0/26, 那可用主机数就变成了255-(128+64)=63个啦
IP地址分类：
IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。
- A类IP地址：一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”， 地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。
- B类IP地址 ：一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机 。
- C类IP地址：一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。
- D类地址用于多点广播（Multicast）： D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。
- E类IP地址 以“llll0”开始，为将来使用保留。
全零（“0．0．0．0”）地址对应于当前主机。全“1”的IP地址（“255．255．255．255”） 是当前子网的广播地址。 回环地址(127.0.0.1) 又称为本机地址，那它跟0.0.0.0是什么区别呢？那得先了解回环接口
环回接口（loopback）。平时我们用127.0.0.1来尝试自己的机器服务器好使不好使。走的就是这个loopback接口。对于环回接口，有如下三点值得注意:
- 传给环回地址（一般是127.0.0.1）的任何数据均作为IP输入。
- 传给广播地址或多播地址的数据报复制一份传给环回接口，然后送到以太网上。这是 因为广播传送和多播传送的定义包含主机本身。
- 任何传给该主机IP地址的数据均送到环回接口。
IP报文：
IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGCP的数据都以IP数据格式传输，要注意的是，IP不是可靠的协议，这是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制－－这被认为是上层协议－－TCP或UDP要做的事情。所以这也就出现了TCP是一个可靠的协议，而UDP就没有那么可靠的区别。这是后话，暂且不提。
IP协议头：
挨个解释它是教科书的活计，我感兴趣的只是那八位的TTL字段，还记得这个字段是做什么的么？这个字段规定该数据包在穿过多少个路由之后才会被抛弃(这里就体现出来IP协议包的不可靠性，它不保证数据被送达)，某个ip数据包每穿过一个路由器，该数据包的TTL数值就会减少1，当该数据包的TTL成为零，它就会被自动抛弃。这个字段的最大值也就是255，也就是说一个协议包也就在路由器里面穿行255次就会被抛弃了，根据系统的不同，这个数字也不一样，一般是32或者是64。
ARP协议
arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我门了解到
通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议
arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址
协议工作方式：每台主机ip都是已知的
例如：主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24
一，首先通过IP地址和子网掩码区分出自己所处的子网
| 场景 | 数据包地址 |
| 同一子网 | 目标主机mac，目标主机IP |
| 不同子网 | 网管mac，目标主机IP |
二，分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)
| 源mac | 目标mac | 源ip | 目标ip | 数据部分 | |
| 发送端主机 | 发送端mac | FF:FF:FF:FF:FF:FF | 172.16.10/24 | 172.16.10.11/24 | 数据 |
三：这个包会以广播的方式在发送端所处的子网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac
查看本机arp表的命令
命令窗孔（请输入）： arp -a ? (192.168.0.3) at 0:21:cc:65:52:f0 on en4 ifscope [ethernet] ? (192.168.0.64) at 68:f7:28:d0:4b:21 on en4 ifscope [ethernet] ? (192.168.0.233) at 84:d9:31:3:ae:8b on en4 ifscope [ethernet] ? (192.168.0.254) at 60:da:83:be:c2:5a on en4 ifscope [ethernet] ? (192.168.0.255) at (incomplete) on en4 ifscope [ethernet] ? (224.0.0.251) at 1:0:5e:0:0:fb on en4 ifscope permanent [ethernet]
ICMP(网络控制报文)协议
前面讲到了，IP协议并不是一个可靠的协议，它不保证数据被送达，那么，自然的，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。
当传送IP数据包发生错误－－比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会.
我们一般主要用ICMP协议检测网络是否通畅，基于ICMP协议的工具主要有ping 和traceroute
ping
（输入命令）$ ping www.baidu.com PING www.a.shifen.com (111.13.100.91): 56 data bytes 64 bytes from 111.13.100.91: icmp_seq=0 ttl=54 time=6.563 ms 64 bytes from 111.13.100.91: icmp_seq=1 ttl=54 time=6.320 ms 64 bytes from 111.13.100.91: icmp_seq=2 ttl=54 time=6.698 ms 64 bytes from 111.13.100.91: icmp_seq=3 ttl=54 time=6.445 ms ^C --- www.a.shifen.com ping statistics --- 4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss round-trip min/avg/max/stddev = 6.320/6.506/6.698/0.140 ms
ping这个单词源自声纳定位，而这个程序的作用也确实如此，它利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请 求，受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。ping程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。我们可以看到， ping给出来了传送的时间和TTL的数据。
traceroute
用来查看从当前主机到某地址一共经过多少跳路由
$ traceroute www.baidu.com
traceroute: Warning: www.baidu.com has multiple addresses; using 111.13.100.91
traceroute to www.a.shifen.com (111.13.100.91), 64 hops max, 52 byte packets
1 192.168.0.254 (192.168.0.254) 0.458 ms 0.274 ms 0.246 ms
2 122.71.64.1 (122.71.64.1) 2.006 ms 1.788 ms 1.626 ms
3 * 222.35.254.253 (222.35.254.253) 2.024 ms 2.243 ms
4 222.35.254.241 (222.35.254.241) 9.333 ms
61.233.9.50 (61.233.9.50) 4.960 ms
61.233.9.93 (61.233.9.93) 3.010 ms
5 61.237.2.202 (61.237.2.202) 3.442 ms 3.497 ms
......
(4)传输层(Transport Layer)
传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，迅雷等多个应用程序，
那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序呢？答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。
传输层功能：建立端口到端口的通信
补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口
传输层有两种协议，TCP和UDP,见下图
TCP协议
可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。
| 以太网头 | ip头 | tcp头 | 数据 |
为什么tcp是可靠的数据传输呢？ 最可靠的方式就是只要不得到确认，就重新发送数据报，直到得到对方的确认为止。
tcp报文
UDP协议
不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。
| 以太网头 | ip头 | UDP头 | 数据 |
总结
TCP协议虽然安全性很高，但是网络开销大，而UDP协议虽然没有提供安全机制，但是网络开销小，在现在这个网络安全已经相对较高的情况下，为了保证传输的速率，我们一般还是会优先考虑UDP协议！
(5)会话层(Session Layer)
(6)表示层(Presentation Layer)
(7)应用层(Application Layer)
打个比方
7应用层：老板 6表示层：相当于公司中演示文稿，替老板写信的助理 5会话层：相当于公司中收寄信，写信封与拆信封的秘书 4传输层：相当于公司跑邮局的送信职员 3网络层：相当于邮局的排序工人 2数据链路层：相当于有局中的装拆箱工人 1 物理层：相当于邮局中的搬运工人
为了方便起见，我们常常把上面的7个层次分为低层与高层。低层为1~4层，是面向通信的，高层为5~7层，是面向信息处理的。
网络通信三要素
———1：IP地址
（1）：用来标识网络上一*立的主机
（2）：IP地址=网络地址+主机地址（网络号：用于识别主机所在的网络或者网段；主机号：用于识别该网络中的主机）
（3）：特殊的IP地址：127.0.0.1（本地回环地址，保留地址，点分十进制），可用于简单的测试网卡是否故障，表示本机
———2：端口
要将数据发送到对方指定的应用程序上，为了标识这些应用程序，所以给这些网络应用程序都用数字进行标识，为了方便称呼这些数字，则将这些数字称为端口。（此端口称为一个逻辑端口）
———3：传输协议
（1）UDP：user datagram protocol（用户数据报协议）
特点：
——1：面向无连接：传输数据之前源端和目的端不需要建立连接
——2：每个数据报的大小都限制在64k（8个字节）以内
——3：面向报文的不可靠协议（即发出去的数据不一定会接收到）
——4：传输速率快，效率高
——5：现实生活实例：邮局寄件，实时在线聊天，视频协议等等
（2）TCP：transmission control protocol（传输控制协议）
特点：
——1：面向连接：传输数据之前需要建立连接
——2：在连接过程中进行大量的数据传输
——3：通过“三次握手”的方式完成连接，是安全可靠的协议
——4：传输效率低，速度慢