我們每天使用互聯(lián)網(wǎng)，你是否想過，它是如何實現(xiàn)的？
全世界幾十億臺電腦，連接在一起，兩兩通信。上海的某一塊網(wǎng)卡送出信號，洛杉磯的另一塊網(wǎng)卡居然就收到了，兩者實際上根本不知道對方的物理位置，你不覺得這是很神奇的事情嗎？
互聯(lián)網(wǎng)的核心是一系列協(xié)議，總稱為"互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議"（Internet Protocol Suite）。它們對電腦如何連接和組網(wǎng)，做出了詳盡的規(guī)定。理解了這些協(xié)議，就理解了互聯(lián)網(wǎng)的原理。
下面就是我的學(xué)習(xí)筆記。因為這些協(xié)議實在太復(fù)雜、太龐大，我想整理一個簡潔的框架，幫助自己從總體上把握它們。為了保證簡單易懂，我做了大量的簡化，有些地方并不全面和精確，但是應(yīng)該能夠說清楚互聯(lián)網(wǎng)的原理。
互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議入門
一、概述
1.1 五層模型
互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)，分成好幾層。每一層都有自己的功能，就像建筑物一樣，每一層都靠下一層支持。
用戶接觸到的，只是最上面的一層，根本沒有感覺到下面的層。要理解互聯(lián)網(wǎng)，必須從最下層開始，自下而上理解每一層的功能。
如何分層有不同的模型，有的模型分七層，有的分四層。我覺得，把互聯(lián)網(wǎng)分成五層，比較容易解釋。
如上圖所示，最底下的一層叫做"實體層"（Physical Layer），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"鏈接層"（Link Layer）、"網(wǎng)絡(luò)層"（Network Layer）和"傳輸層"（Transport Layer）。越下面的層，越靠近硬件；越上面的層，越靠近用戶。
它們叫什么名字，其實并不重要。只需要知道，互聯(lián)網(wǎng)分成若干層就可以了。
1.2 層與協(xié)議
每一層都是為了完成一種功能。為了實現(xiàn)這些功能，就需要大家都遵守共同的規(guī)則。
大家都遵守的規(guī)則，就叫做"協(xié)議"（protocol）。
互聯(lián)網(wǎng)的每一層，都定義了很多協(xié)議。這些協(xié)議的總稱，就叫做"互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議"（Internet Protocol Suite）。它們是互聯(lián)網(wǎng)的核心，下面介紹每一層的功能，主要就是介紹每一層的主要協(xié)議。
二、實體層
我們從最底下的一層開始。
電腦要組網(wǎng)，第一件事要干什么？當(dāng)然是先把電腦連起來，可以用光纜、電纜、雙絞線、無線電波等方式。
這就叫做"實體層"，它就是把電腦連接起來的物理手段。它主要規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的一些電氣特性，作用是負責(zé)傳送0和1的電信號。
三、鏈接層（以太網(wǎng)協(xié)議，MAC地址，廣播）
3.1 定義
單純的0和1沒有任何意義，必須規(guī)定解讀方式：多少個電信號算一組？每個信號位有何意義？
這就是"鏈接層"的功能，它在"實體層"的上方，確定了0和1的分組方式。
3.2 以太網(wǎng)協(xié)議
早期的時候，每家公司都有自己的電信號分組方式。逐漸地，一種叫做"以太網(wǎng)"（Ethernet）的協(xié)議，占據(jù)了主導(dǎo)地位。
以太網(wǎng)規(guī)定，一組電信號構(gòu)成一個數(shù)據(jù)包，叫做"幀"（Frame）。每一幀分成兩個部分：標(biāo)頭（Head）和數(shù)據(jù)（Data）。
"標(biāo)頭"包含數(shù)據(jù)包的一些說明項，比如發(fā)送者、接受者、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。
"標(biāo)頭"的長度，固定為18字節(jié)。"數(shù)據(jù)"的長度，最短為46字節(jié)，最長為1500字節(jié)。因此，整個"幀"最短為64字節(jié)，最長為1518字節(jié)。如果數(shù)據(jù)很長，就必須分割成多個幀進行發(fā)送。
3.3 MAC地址
上面提到，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的"標(biāo)頭"，包含了發(fā)送者和接受者的信息。那么，發(fā)送者和接受者是如何標(biāo)識呢？
以太網(wǎng)規(guī)定，連入網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，都必須具有"網(wǎng)卡"接口。數(shù)據(jù)包必須是從一塊網(wǎng)卡，傳送到另一塊網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的地址，就是數(shù)據(jù)包的發(fā)送地址和接收地址，這叫做MAC地址。
每塊網(wǎng)卡出廠的時候，都有一個全世界獨一無二的MAC地址，長度是48個二進制位，通常用12個十六進制數(shù)表示。
前6個十六進制數(shù)是廠商編號，后6個是該廠商的網(wǎng)卡流水號。有了MAC地址，就可以定位網(wǎng)卡和數(shù)據(jù)包的路徑了。
3.4 廣播
定義地址只是第一步，后面還有更多的步驟。
首先，一塊網(wǎng)卡怎么會知道另一塊網(wǎng)卡的MAC地址？
回答是有一種ARP協(xié)議，可以解決這個問題。這個留到后面介紹，這里只需要知道，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包必須知道接收方的MAC地址，然后才能發(fā)送。
其次，就算有了MAC地址，系統(tǒng)怎樣才能把數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確送到接收方？
回答是以太網(wǎng)采用了一種很"原始"的方式，它不是把數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確送到接收方，而是向本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有計算機發(fā)送，讓每臺計算機自己判斷，是否為接收方。
上圖中，1號計算機向2號計算機發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，同一個子網(wǎng)絡(luò)的3號、4號、5號計算機都會收到這個包。它們讀取這個包的"標(biāo)頭"，找到接收方的MAC地址，然后與自身的MAC地址相比較，如果兩者相同，就接受這個包，做進一步處理，否則就丟棄這個包。這種發(fā)送方式就叫做"廣播"（broadcasting）。
有了數(shù)據(jù)包的定義、網(wǎng)卡的MAC地址、廣播的發(fā)送方式，"鏈接層"就可以在多臺計算機之間傳送數(shù)據(jù)了。
。。。
接下來是網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層和應(yīng)用層，由于簡書篇幅有限制，只能分為兩篇文章來寫了，不好意思哈！
下篇鏈接：五（七）層互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（計算機網(wǎng)絡(luò)）深入淺出，看完必懂【圖文二】
參考鏈接：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議入門（一）-阮一峰
好看的人兒，點個喜歡? 你會更好看哦~~
