一、互联网协议
说到为什么要有互联网，就能想到没有网的电脑就只能玩单机了。现在的人要是没有网没有WiFi那可就抓狂了。互联网（英语：Internet），又称网际网路或音译因特网、英特网，是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协定相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。有了互联网才能进行计算机与计算机之间的数据远距离交换等操作。
其实两台计算机之间通信与两个人打电话之间通信的原理是一样的。中国有很多地区，不同的地区有不同的方言，为了全中国人都可以听懂，大家统一讲普通。如果想和外国人进行交流就使用国际通用的语言——英语。互联网协议就相当于计算机界的英语，想让所有的计算机都能进行交流沟通，就需要在一个统一的标准下来玩。那么连接两台计算机之间的internet实际上就是一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议，互联网的本质就是一系列的协议，总称为‘互联网协议’（Internet Protocol Suite)。
互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准。
二、TCP/IP五层协议
互联网协议按照功能不同分为OSI七层或TCP/IP五层或TCP/IP四层。
1、物理层
物理层由来：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
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
2.1以太网协议：
早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，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
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head |
data |
head包含：(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包含：(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
2.2 mac地址
head中包含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
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）
2.3 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
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
3.1 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。
ip地址分成两部分
网络部分：标识子网
主机部分：标识主机
注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网
3.2 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。
知道“子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。
IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。
3.3 ip数据包
ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分。
head：长度为20到60字节
data：最长为65,515字节。
而以太网数据包的“数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。
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以太网头 |
IP头 |
IP数据 |
3.4 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
（1）首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网
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场景 |
数据包地址 |
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同一子网 |
目标主机mac，目标主机ip |
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不同子网 |
网关mac，目标主机ip |
（2）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)
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源mac |
目标mac |
源ip |
目标ip |
数据部分 |
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发送端主机 |
发送端mac |
FF:FF:FF:FF:FF:FF |
172.16.10.10/24 |
172.16.10.11/24 |
数据 |
（3）这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输，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地址。
4、传输层
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，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，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
端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口
4.1 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。
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以太网头 |
ip 头 |
tcp头 |
数据 |
4.2 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。
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以太网头 |
ip头 |
udp头 |
数据 |
4.3 tcp报文
4.4 tcp三次握手和四次挥手
5、应用层
应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式
应用层功能：规定应用程序的数据格式。
例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了“应用层”。
三、网络通信流程
1、获取本机IP地址、子网掩码、网关IP地址、DNS的IP地址。
2、打开浏览器，输入网址。如：www.baidu.com
3、DNS域名解析（使用到迭代查询和递归查询），找到服务器。
4、HTTP部分的内容，类似于下面这样：
GET / HTTP/1.1
Host: www.Baidu.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) ……
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3
Cookie: … …
我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在TCP数据包之中。
5、 TCP协议
TCP数据包需要设置端口，接收方（Baidu）的HTTP端口默认是80，发送方（本机）的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数，假定为51775。
TCP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节。
6、IP协议
然后，TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是192.168.1.100（本机），接收方是172.194.72.105（Baidu）。
IP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节。
7、以太网协议
最后，IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP协议得到）。
以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。
8、服务器端响应
经过多个网关的转发，Baidu的服务器172.194.72.105，收到了这四个以太网数据包。
根据IP标头的序号，Baidu将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的“HTTP请求”，接着做出“HTTP响应”，再用TCP协议发回来。
本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。
来源：https://www.cnblogs.com/bubu99/p/12203028.html