一.為什么會有TCP/IP協議

首先呢，TCP/IP不是一個協議，而是一個協議族的統稱。他們的存在是為了在將電腦聯合起來的時候，利用他們可以和其他的計算機終端做自由的交流。

二.TCP/IP協議分層

1.TCP/IP族按照層次由上到下，層層包裝。每一層都有自己的功能，每一層都有下一層的支持。而用戶接觸的，只是最上邊一層，沒有感覺到下面一層層，但是理解的時候要從最下層由下向上來理解。最上邊是應用層，這里有http，ftp等熟悉的協議。而第二層就是傳輸層，TCP和UDP協議就是在這個層次。第三層是網絡層，IP協議就在這里，他負責對數據加上IP地址和其他數據以確定傳輸的目標。第四層叫做數據鏈路層，這個層次為待傳輸的數據加上一個以太網協議頭，并進行CRC編碼，為最后的數據傳輸做準備。再往下就是硬件層次，負責網絡的傳輸，這個層次的定義包括網線的格式，網卡的定義等等。

2.發送協議的主機從上到下將數據按照協議封裝，而接收數據的主機則按照協議從得到的數據包解開，最后拿到需要的數據。這種結構非常像棧，所以我們也把TCP/IP協議族稱為TCP/IP棧。

3.每一層都是為了完成一種功能，為了實現這些功能，需要大家每個人都要遵循共同的規則，而這個規則就叫做“協議”。互聯網的每一層都定義了許多協議。而這些協議的總稱，就叫做“互聯網協議”，他們是互聯網的核心。

三.基本常識

1.互聯網地址（IP地址）：網絡上的每一個節點都必須有一個獨立的Internet地址，也叫IP地址。通常使用的IP地址是一個32bit的數字，這32bit的數字分成四組，也就是常見的255.255.255.255的樣式。需注意，IP地址是網絡號+主機號的組合，這十分重要。

2.域名系統：域名系統就是一個分布的數據庫，它提供將主機名（就是網址）轉換成IP地址的服務。

3.RFC：TCP/IP協議的標準文檔。他一共有4000多個協議的定義。

4.端口號：這個號碼是用在TCP，UDP上的一個邏輯號碼，并不是一個硬件端口。平時所說的把某某的端口封掉，也只是在IP層次把帶有這個號碼的IP包濾掉了而已。

5.應用編程接口（API）：現常用的編程接口有socket和TLI。主要是提供應用程序和開發人員以訪問一組例程功能，而無需考慮其底層的源代碼是為何，或理解其內部工作機制的細節。

四.實體層

就是把電腦連接起來的物理手段。它主要規定了網絡的一些電氣特性，作用是負責傳送0和1的電信號。

五.數據鏈路層

單純的0和1沒有任何意義，必須規定解讀方式：多少個電信號算一組？每個信號為有何意義？

這就是“連接層”的功能，他在“實體層”的上方，確定了0和1的分組方式。

數據鏈路層有三個目的：

1.為IP模塊發送和接收IP數據報。

2.為ARP模塊發送ARP請求和接收ARP應答。

3.為RARP發送RARP請求和接收RARP應答。

注：ARP：地址解析協議，是用IP地址換MAC地址（媒體訪問地址，或稱為物理地址，硬件地址。MAC地址是網卡決定的，是固定的，共48位，實際上就是適配器地址，IP地址就如同一個職位，而MAC地址則好像是去應聘這個職位的人才，職位既可以讓甲坐，也可以讓乙坐，同樣的道理一個結點的IP地址對于網卡是不做要求，基本上什么樣的廠家都可以用，也就是說IP地址與MAC地址并不存在著綁定關系。）的一種協議，而RARP則叫做逆地址解析協議。

以太網的定義是指數字設備公司（ Digital Equipment Corp.）、英特爾公司（Intel Corp.）和Xerox公司在1982年聯合公布的一個標準。以太網規定，一組電信號構成一個數據包，叫做“幀”，每一幀分成兩個部分：標頭（head）和數據（data）。

標頭包含了數據包的一些說明項，比如發送者，接受者，數據類型等；“數據”包括了數據包的具體內容。標頭的長度固定為18字節。數據的長度最長為1500字節，最短為46字節。因此，整個“幀”最長為1518字節，最短為64字節。如果數據很長，就必須分割成多個幀進行發送。

以太網規定，連入網絡的所有設備，都必須具有“網卡”接口。數據包必須是從一塊網卡，傳送到另一塊網卡。網卡的地址，就是數據包的發送地址和接收地址，這就是MAC地址。

定義地址只是第一步，在這之后要解決一塊網卡如何知道另一塊網卡的MAC地址？回答是一種ARP協議。而在以太網數據包必須知道接收方的MAC地址，然后才能發送。

之后就算有了MAC地址，系統如何才能把數據包準確的發送到接收方？，而以太網采用用了一種很原始的方式，即向本網絡內的所有計算機發送，讓每臺計算機自己判斷，是否為接收方。他們讀取這個包的“標頭”，找到接收方的MAC地址，然后與自身的MAC地址進行比較，如果兩者相同，就接受這個包，作進一步處理，否則就丟棄這個包，這種發送方式就叫做廣播。

有了數據包的定義，網卡的MAC地址，廣播的發送方式，“連接層”就可以在多臺計算機之間傳輸數據。

六.網絡層

1.由來：以太網協議，依靠MAC地址發送數據。但是，以太網采用廣播來發送數據包，效率低，而且局限在發送者所在的子網絡。因此，要找到一種方法，能夠區分那些MAC地質屬于同一個子網絡，那些不是。如果是同一個子網絡，就采用廣播，否則采用路由（...）方式發送，而這是MAC地址無法實現的，他至于廠商有關，與所處網絡無關，這就導致了“網絡層”的誕生，他的作用就是引用一套新的地址，使得我們能夠區分不同的計算機是否屬于同一個子網絡。而這套地址就叫做“網絡地址”，簡稱“網址”。于是，“網絡層”出現之后，每臺計算機有了兩種地址，一種是MAC地址，另一種是網絡地址。兩種地址之間沒有任何聯系，MAC地址是綁定在網卡上的，網絡地址則是管理員分配的，他們是隨機組合在一起的。

網絡地址幫助我們確定計算機所在的子網絡，MAC地址則將數據報送到該子網絡中的目標網卡，因此，先處理網絡地址，在處理MAC地址。

2.IP協議

規定網絡地址的協議，叫做IP協議。他所規定的地址，就被稱為IP地址。我們采用的一般是IPv4.這個版本規定，網絡地址由32個二進制位組成。習慣上分為四段，如255.255.255.255，這個地址分成兩部分，前一部分代表網絡，后一部分代表主機。但是單從IP地址，我們無法分辨網絡部分。因此，我們需要一個參數來判斷兩臺計算機是否屬于同一個子網絡，這個參數就是“子網掩碼”，它在形式上等同于IP地址，也是一個32位的二進制數，他的網絡部分全部為1，主機部分為0.知道子網掩碼我們就可以判斷兩個IP地址是否屬于同一個自網絡下，方法就是將兩個IP地址與子網掩碼分別進行AND運算。，比較結果是否相同，如果是的話，就表明在同一個子網絡中。

所以，IP協議的作用主要有兩個，一個是為每一臺計算機分配IP地址，另一個是確定那些地址在同一個子網絡。

3.IP數據包

根據IP協議發送的數據，就叫做IP數據包。其中包含IP地址信息。但是由于以太網數據包只包含MAC地址，并沒有IP地址欄，但我們也并不需要為他添加一個欄位，我們將IP數據包直接放進以太網數據包的“數據”中，而不用修改以太網的規格，這就是互聯網分層的好處：上層的變動完全不涉及下層的結構。IP數據也分為“標頭”和“數據”兩部分,"標頭"主要是版本，長度，IP地址，“數據”部分則是IP數據包的具體內容。他放在以太網數據包后，就是這樣

IP數據包的“標頭”部分的長度為20到60字節，整個數據包的總長度最大為65535字節，因此，一個IP數據包的“數據”部分最長為65515字節。