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一 网络五层模型
一 实体层，就是把电脑连接起来的物理手段，规定网络的一些电气特性，主要传送0或1的电信号。
二 链路层
2.1 链路层定义，它在实体层的上方，通过以太网协议在同一个子网里发送数据包。
2.2 以太网协议
以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫做“帧”，每个帧分为两个部分，标头(head)，数据(data)。
标头，是数据包的说明项，包括发送者，接收者，数据类型。数据则是数据包的具体内容。
“标头”的长度固定为18个字节，“数据”的长度最短为46个字节，最长为1500个字节。因此，整个“帧”的长度最短为64个字节，最长为1518个字节。如果数据很长，就必须分割成多个包来发送。
2.3 MAC地址
“标头”中发送者和接收者的信息。以太网规定，进入网络的所有设备，必须具有“网卡”的接口。数据包是从一块网卡传送到另一块网卡。网卡的地址就是数据包的发送地址和接收地址，也称为MAC地址。
前6个十六进制位是厂商编号，后六个是网卡流水号。有了MAC地址，就可以网卡和数据包路径。
2.4 广播
以太网必须知道接收方的MAC地址，然后才能发送。
上图中，1号计算机向2号计算机发送数据包，同一个子网的3号，4号，5号计算机都能够收到包。它们读取这个包，找到接收者的MAC地址，和自身的MAC地址相比较，如果相同，就接收这个包，做进一步的处理。如果不同，就丢弃这个包。这种发送方式，称为“广播”。
有了数据包，MAC地址，“广播”发送方式，链路层就可以在同一个子网中传递数据包。
三 网络层
3.1 网络层的由来
以太网中发送数据，局限在同一个子网中。互联网是由若干个子网构成的巨型网络。
如果是同一个子网络，我们就采用“广播”方式发送数据包。不是同一个子网，就采用“路由”发送。
网络层使用IP地址，让我们能够区分不同主机是否属于同一个子网。
于是，一台主机就有了两种地址，一个MAC地址，另一个IP地址。两者之间没有任何联系。MAC地址绑定目标网卡，IP地址由管理员分配。
IP地址负责找到目标主机的子网，MAC地址把数据包发送至子网中的目标网卡，先处理IP地址，再处理MAC地址。
3.2 IP协议
规定IP地址的协议称为IP协议。现阶段，使用IP协议的第四个版本，IPv4，由32位二进制表示，分为4段，两部分，前部分表示网络，后部分表示主机。
子网掩码，用来判断两台主机是否属于同一个子网络，由32位二进制数表示，网络部分全为1，主机部分全为0。例如IP地址172.16.254.1，子网络掩码是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
已知IP地址172.16.254.1和172.16.254.233的子网掩码都是255.255.255.0，可知他们的网络部分是相同的都是172.16.254，因此它们在同一个子网络。
IP地址 = {<网络号>：<主机号>}
IP地址分类
A类地址，只用一组8位二进制数来表示网络号，规定网络号第一位必须是0，地址空间为 0.0.0.0~127.0.0.0 默认子网掩码是255.0.0.0
B类地址，使用两组二进制数表示网络号，规定网络号前两位必须是10，地址空间是 128.0.0.0~191.255.0.0 默认子网掩码为255.255.0.0
C类地址，采用三组二进制数表示网络号，规定网络号前三位必须是110，地址空间为 192.0.0.0~223.255.255.0 默认子网掩码是255.255.255.0
IP协议有两个功能，为每一台主机分配一个IP地址，确定哪些地址在同一个子网。
4.3 IP数据包
根据IP协议发送的数据包，称为IP数据包。不难想象，必定包括IP地址信息。
向下传输过程，直接把IP数据包放置以太网数据包的“数据”部分，完全不用修改以太网的数据规格，这就是互联网分层的好处：上层的变动完全不涉及下层结构。
IP数据包也包括“标头”和“数据”部分。
放入以太网数据包后，以太网数据包就变为这样。
4.4 ARP协议
需要一种机制，将IP地址转为MAC地址。
如果两台主机不在同一个子网中，则无法通过ARP协议得到MAC地址，需要使用“网关”来“路由”处理。
如果两台主机在同一个子网中，ARP协议发送一个数据包，包含要查询主机的IP地址，在对方MAC地址这一栏填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示这是一个“广播”地址。同一子网的所有主机，都会收到这个数据包，从中取出IP地址，与自身IP地址相比较，如果相同，则告诉对方自己MAC地址。如果不相同，则丢弃。
有了ARP协议，我们就可以得到同一子网内的所有主机MAC地址，于是就可以把数据包发送到任何一个主机。
四 传输层
4.1 传输层的由来
有了IP地址，MAC地址，互联网上的任何两个主机之间都可以通信。还需要一个参数，用来确定数据包是供主机上哪个程序使用，这个参数就是“端口”。“端口”其实是主机上每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包发送到主机的特定端口，所以每个程序都能够获得所需要的数据。
“端口”是一个0到65535之间的一个整数，16个二进制位，0~1023由系统占有，用户只能选择大于1023的端口号。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序都选择一个“端口”，与服务器的“端口”通信。
传输层的功能是定义“端口到端口”之间的通信。网络层的功能是定义“主机到主机”间的通信。有了主机和端口，就能够在程序之间交流。UNIX系统把“主机+端口”称为“套接字”，有了它，就能够进行网络应用程序的开发。
4.2 UDP协议
我们需要在数据包中加入端口信息，就需要新的协议，最简单的实现就是UDP协议。只要在数据包前加入端口号即可。
UDP数据包也由“标头”和“数据”两部分组成。
“标头”包括发送端口和接受端口的信息，“数据”则是具体的内容。UDP数据包放入IP数据包的“数据”部分，IP数据包又放入以太网数据包中，所以以太网数据包变为如下所示。
4.3 TCP协议
面向连接的协议。点对点连接，每个连接有两个端点，端点称为“套接字”。可靠交互。全双工通信。面向字节流。
每发出一个数据包都需要确认，如果丢失数据包，就收不到确认，发送方就知道有必要重发。TCP协议能够确保数据不丢失。缺点就是过程复杂，实现困难，消耗较多资源。
五 应用层
应用程序收到传输层的数据，就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须规定好数据格式，否则，根本无法解读。
“应用层”的作用就是规定应用程序的数据格式，常见的应用程序协议有HTTP，FTP，SMTP，DNS。
TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email，WWW，FTP等，那么就必须有不同协议规定电子邮件，网页，FTP数据的格式，这些应用程序的协议就构成了应用层。
这是最高一层，直接面向用户，数据放在TCP数据包的“数据”部分。以太网数据包变成了如下所示。
六 过程解析
对互联网的结构模型有了以上的认识，我们通过一个实例来深入了解数据包的传输过程。
某个用户在浏览器地址栏输入 www.google.com后。这意味着浏览器向谷歌发送一个请求网页的数据包。
6.1 DNS解析（域名解析）
根域名服务器：最高层次的域名服务器。
顶级域名服务器：如上www.google.com
权限域名服务器：负责一个区的应用服务器
本地域名服务器：主机发送DNS查询请求就是发送给它。
我们知道，发送数据包，必须要有IP地址，但是现在只有网址，没有IP地址。DNS协议可以帮助我们，将这个网址转为IP地址。
已知DNS服务器的地址为8.8.8.8，我们向这个服务器发送一个DNS数据包，DNS服务器做出响应，告诉我们谷歌IP地址，于是，就能够进行通信。
6.2 子网掩码
拿到谷歌IP地址，我们需要判断这个IP地址和主机地址是不是在同一个子网中，就需要使用子网掩码。
假设某子网掩码为255.255.255.0。使用子网掩码和主机IP地址做一个二进制AND运算，得到一个地址A。再使用子网掩码和谷歌IP地址也做一次运算，得到一个地址B。对比这两个地址，如果相同，就说明在同一个子网中，如果不相同，就说明不在同一个子网，需要使用“网关”来发送数据包。。
6.3 应用层传输
每一次HTTP请求都需要建立一次TCP连接和释放TCP连接。
HTTP是无连接，无状态，每一次请求都作为一次新请求。
HTTP中的GET，POST。
GET用于请求，查询数据。POST请求用于发送数据。
GET请求参数在URL中，POST请求的参数在请求头中，安全性略高于GET请求。
万维网使用cookie跟踪用户，表示HTTP服务器和用户之间传递的状态信息。
cookie工作原理。
1 用户浏览某网站，该网站的服务器为用户产生一个唯一的表示符，为此在服务器后端数据库产生一个项目。
2 返回给用户的HTTP响应报文添加一个set-cookie识别码，用户的浏览器将cookie保存起来，继续浏览该网站时发送的每一个HTTP请求都会有一个cookie，这个网站就知道这个用户都做了什么，为这个用户维护一个独立的列表。
session工作原理。cookie保存在客户端上，session保存在服务器中。当服务器收到用户的cookie时，就会根据cookie找到sessionID，来查找对应的session，如果没有，则生成一个新的sessionID返回给用户。
浏览网页使用HTTP协议，整个数据包的结构如下。
我们假定这个长度为4960个字节，它会被嵌入到TCP的数据包之中。
6.4 传输层传输
TCP协议传输。TCP协议需要设置端口，接受方(Google)HTTP默认端口为80，发送方的端口是1024~65535之间的一个数。
TCP的“标头”有20个字节，加上嵌入的HTTP数据包，有4980个字节。
6.5 网络层传输
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。IP数据包“标头”部分长为20字节，加上嵌入TCP数据包长度为5000字节。
6.6 数据链路层传输
以太网协议，IP数据包嵌入以太网数据包之中，以太网需要设置双方的MAC地址，发送方位主机的网卡地址，接收方为网关的MAC地址（根据子网掩码计算出谷歌IP地址和主机IP地址不在同一个子网），此网关的MAC地址通过ARP协议解析出。
由于以太网数据包的最大长度为1500字节，现在IP数据包有5000字节，所以需要分割IP数据包。由于每个IP数据包的标头长度为20字节，所以分割后的四个数据包的长度为1500，1500，1500，560。
6.7 服务器响应
经过多个网关的转发，Google服务器收到这四个以太网数据包。根据IP标头的序号，Google将这四个数据包拼接，取出完整的TCP数据包。读出里面的“HTTP”请求，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。