1. 網絡層重點協定
1.1 IP協定（Internet Protocol）
1 IP協定頭格式
4位版本号（version）：指定IP協定的版本，對于IPv4來說，就是4。
4位頭部長度（header length）：IP頭部的長度是多少個32bit，也就是 length * 4 的位元組 數。4bit表示最大的數字是15，是以IP頭部最大長度是60位元組。
8位服務類型（Type Of Service）：3位優先權字段（已經棄用），4位TOS字段，和1位保留 字段（必須值為0）。4位TOS分别表示：最小延時，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本。 這四者互相沖突，隻能選擇一個。對于ssh/telnet這樣的應用程式，最小延時比較重要；對于 ftp這樣的程式，最大吞吐量比較重要。
16位總長度（total length）：IP資料報整體占多少個位元組。
16位辨別（id）：唯一的辨別主機發送的封包。如果IP封包在資料鍊路層被分片了，那麼每 一個片裡面的這個id都是相同的。 3位标志字段：第一位保留（保留的意思是現在不用，但是還沒想好說不定以後要用到）。第 二位置為1表示禁止分片，這時候如果封包長度超過MTU，IP子產品就會丢棄封包。第三位表 示"更多分片"，如果分片了的話，最後一個分片值為1，其他是0。類似于一個結束标記。
13位分片偏移（framegament offset）：是分片相對于原始IP封包開始處的偏移。其實就是 在表示目前分片在原封包中處在哪個位置。實際偏移的位元組數是這個值 * 8 得到的。是以， 除了最後一個封包之外，其他封包的長度必須是8的整數倍（否則封包就不連續了）。
8位生存時間（Time To Live，TTL）：資料報到達目的地的最大封包跳數。一般是64。每次 經過一個路由，TTL -= 1，一直減到0還沒到達，那麼就丢棄了。這個字段主要是用來防止出 現路由循環。
8位協定：表示上層協定的類型。
16位頭部校驗和：使用CRC進行校驗，來鑒别頭部是否損壞。
32位源位址和32位目标位址：表示發送端和接收端。
選項字段（不定長，最多40位元組）：略。
2. 資料鍊路層重點協定
2.1 以太網
"以太網" 不是一種具體的網絡，而是一種技術标準；既包含了資料鍊路層的内容，也包含了 一些實體層的内容。例如：規定了網絡拓撲結構，通路控制方式，傳輸速率等；
例如以太網中的網線必須使用雙絞線；傳輸速率有10M，100M，1000M等；
以太網是目前應用最廣泛的區域網路技術；和以太網并列的還有令牌環網，無線LAN等；
1. 以太網幀格式
以太網的幀格式如下所示：
源位址和目的位址是指網卡的硬體位址（也叫MAC位址），長度是48位，是在網卡出廠時固化的；
幀協定類型字段有三種值，分别對應IP、ARP、RARP；
幀末尾是CRC校驗碼。
2.2 MTU
MTU相當于發快遞時對包裹尺寸的限制。這個限制是不同的資料鍊路對應的實體層，産生的限制。
以太網幀中的資料長度規定最小46位元組，最大1500位元組，ARP資料包的長度不夠46位元組，要在後面補填充位；
最大值1500稱為以太網的最大傳輸單元（MTU），不同的網絡類型有不同的MTU；
如果一個資料包從以太網路由到撥号鍊路上，資料包長度大于撥号鍊路的MTU了，則需要對資料包進行分片（fragmentation）；
不同的資料鍊路層标準的MTU是不同的；
1. MTU對IP協定的影響
由于資料鍊路層MTU的限制，對于較大的IP資料包要進行分包。
2. MTU對UDP協定的影響
一旦UDP攜帶的資料超過1472（1500 - 20（IP首部） - 8（UDP首部）），那麼就會在網絡層分成多個IP資料報。
這多個IP資料報有任意一個丢失，都會引起接收端網絡層重組失敗。那麼這就意味着，如果 UDP資料報在網絡層被分片，整個資料被丢失的機率就大大增加了。
3. MTU對于TCP協定的影響
TCP的一個資料報也不能無限大，還是受制于MTU。
TCP的單個資料報的最大消息長度，稱 為MSS（Max Segment Size）；
TCP在建立連接配接的過程中，通信雙方會進行MSS協商。 最理想的情況下，MSS的值正好是在IP不會被分片處理的最大長度（這個長度仍然是受制于 資料鍊路層的MTU）。
雙方在發送SYN的時候會在TCP頭部寫入自己能支援的MSS值。
然後雙方得知對方的MSS值之後，選擇較小的作為最終MSS。
MSS的值就是在TCP首部的40位元組變長選項中（kind=2）；
2.3 ARP（通過IP找MAC）
ARP不是一個單純的資料鍊路層的協定，而是一個介于 資料鍊路層和網絡層之間的協定
1. ARP協定的作用
ARP協定建立了主機 IP位址 和 MAC位址 的映射關系。
在網絡通訊時，源主機的應用程式知道目的主機的IP位址和端口号，卻不知道目的主機的硬體位址；
資料包首先是被網卡接收到再去處理上層協定的，如果接收到的資料包的硬體位址與本機不符，則直接丢棄；
是以在通訊前必須獲得目的主機的硬體位址；
2. ARP協定的工作流程
源主機發出ARP請求，詢問“IP位址是192.168.0.1的主機的硬體位址是多少”，并将這個請求 廣播到本地網段（以太網幀首部的硬體位址填FF:FF:FF:FF:FF:FF表示廣播）；
目的主機接收到廣播的ARP請求，發現其中的IP位址與本機相符，則發送一個ARP應答資料包 給源主機，将自己的硬體位址填寫在應答包中；
每台主機都維護一個ARP快取記錄，可以用arp -a指令檢視。緩存表中的表項有過期時間（一般 為20分鐘），如果20分鐘内沒有再次使用某個表項，則該表項失效，下次還要發ARP請求來 獲得目的主機的硬體位址
3. 應用層重點協定
3.1 DNS
DNS，即Domain Name System，域名系統。DNS是一整套從域名映射到IP的系統。
TCP/IP中使用IP位址來确定網絡上的一台主機，但是IP位址不友善記憶，且不能表達位址組織資訊，于 是人們發明了域名，并通過域名系統來映射域名和IP位址。
網絡通信發送資料時，如果使用目的主機的域名，需要先通過域名解析查找到對應的IP位址：
域名解析的過程，可以簡單的了解為：發送端主機作為域名系統樹形結構的一個子節點，通過域名資訊，從下到上查找對應IP位址的過程。如果到根節點（根域名伺服器）還找不到，即找不到該主機。
域名解析使用DNS協定來傳輸資料。DNS協定是應用層協定，基于傳輸層UDP或TCP協定來實作。
3.2 NAT（内外網轉換）
NAT技術目前解決IP位址不夠用的主要手段，是路由器的一個重要功能；
NAT能夠将私有IP對外通信時轉為全局IP。
也就是就是一種将私有IP和全局IP互相轉化的技術方法:很多學校，家庭，公司内部采用每個終端設定私有IP，而在路由器或必要的伺服器上設定全局IP；
全局IP要求唯一，但是私有IP不需要；在不同的區域網路中出現相同的私有IP是完全不影響的；
NAT路由器将源位址從10.0.0.10替換成全局的IP 202.244.174.37；
NAT路由器收到外部的資料時，又會把目标IP從202.244.174.37替換回10.0.0.10；
在NAT路由器内部，有一張自動生成的，用于位址轉換的表；
當 10.0.0.10 第一次向 163.221.120.9 發送資料時就會生成表中的映射關系；
NAT技術的缺陷：
由于NAT依賴這個轉換表，是以有諸多限制：無法從NAT外部向内部伺服器建立連接配接；轉換表的生成和銷毀都需要額外開銷；通信過程中一旦NAT裝置異常，即使存在熱備，所有的TCP連接配接也都會斷開；
3.3 NAPT
那麼問題來了，如果區域網路内，有多個主機都通路同一個外網伺服器，那麼對于伺服器傳回的資料中，目的IP都是相同的。那麼NAT路由器如何判定将這個資料包轉發給哪個區域網路的主機？
這時候NAPT來解決這個問題了。使用IP+port來建立這個關聯關系
這種關聯關系也是由 NAT 路由器自動維護的。例如在 TCP 的情況下，建立連接配接時，就會生成這個表項；
在斷開連接配接後，就會删除這個表項。
4. 網絡基礎
4.1 認識IP位址
1. 概念
IP位址（Internet Protocol Address）是指網際網路協定位址，又譯為網際協定位址。
2. 作用
IP位址是IP協定提供的一種統一的位址格式，它為網際網路上的每一個網絡和每一台主機配置設定一個邏輯地 址，以此來屏蔽實體位址的差異。
3. 格式
IP位址是一個32位的二進制數，通常被分割為4個“8位二進制數”（也就是4個位元組），如： 01100100.00000100.00000101.00000110。
4. 組成
IP位址分為兩個部分，網絡号和主機号
網絡号：辨別網段，保證互相連接配接的兩個網段具有不同的辨別；
主機号：辨別主機，同一網段内，主機之間具有相同的網絡号，但是必須有不同的主機号；
5. 分類
為了IP位址浪費的問題解決以上問題，引入子網路遮罩來進行子網劃分
4.2 子網路遮罩
1. 格式
子網路遮罩格式和IP位址一樣，也是一個32位的二進制數。其中左邊是網絡位，用二進制數字“1”表示，1 的數目等于網絡位的長度；右邊是主機位，用二進制數字“0”表示，0的數目等于主機位的長度。 子網路遮罩也可以使用二進制所有高位1相加的數值來表示，如以上子網路遮罩也可以表示為24。
2. 作用
（1）劃分A，B，C三類 IP 位址子網： 如一個B類IP位址：191.100.0.0，按A ~ E類分類來說，網絡号二進制數為16位網絡号+16位主機号。 假設使用子網路遮罩 255.255.128.0（即17） 來劃分子網，意味着劃分子網後，高17位都是網絡位/網絡 号，也就是将原來16位主機号，劃分為1位子網号+15位主機号。 此時，IP位址組成為：網絡号+子網号+主機号，網絡号和子網号統一為網絡辨別（劃分子網後的網絡号/ 網段）
（2）網絡通信時，子網路遮罩結合IP位址，可以計算獲得網絡号（劃分子網後的網絡号）及主機号（劃分子網後的主機号）。一般用于判斷目的IP與本IP是否為同一個網段。
3. 計算方式
将 IP 位址和子網路遮罩進行“按位與”操作（二進制相同位，與操作，兩個都是1結果為1，否則為0），得到的結果就是網絡号。 将子網路遮罩二進制按位取反，再與 IP 位址位與計算，得到的就是主機号。
示例：
4.3 認識MAC位址
MAC位址，即 Media Access Control Address，用于辨別網絡裝置的硬體實體位址。
主機具有一個或多個網卡，路由器具有兩個或兩個以上網卡；其中每個網卡都有唯一的一個MAC地 址。
網絡通信，即網絡資料傳輸，本質上是網絡硬體裝置，将資料發送到網卡上，或從網卡接收資料。
硬體層面，隻能基于MAC位址識别網絡裝置的網絡實體位址。
特殊的MAC位址廣播資料報：發送一個廣播資料報，表示對同網段所有主機發送資料報。廣播資料報的MAC位址為：FF:FF:FF:FF:FF:FF
4.4 總結IP位址和MAC位址
IP位址描述的是路途總體的起點和終點；是給人使用的網絡邏輯位址。
MAC位址描述的是路途上的每一個區間的起點和終點，即每一跳的起點和終點；是給網絡硬體裝置使用的網絡實體位址。
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