TCP/IP协议族
TCP/IP协议族：一个四层的协议系统，自底向上包括数据链路层、网络层、传输层和应用层。每一层完成不同的功能，且通过若干协议实现。上层协议使用下层协议提供的服务。
数据链路层
数据链路层：实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理介质（以太网、令牌环）上的传输。
不同的物理网络具有不同的电气特性，但网络驱动程序只为上层协议提供一个统一的接口。
主要协议：
- ARP（Address Resolve Protocol,地址解析协议）：网络层使用IP地址寻址一台机器，数据链路层使用物理地址寻址一台机器，所以要使用数据链路层提供的服务就需要将IP地址转换为物理地址。
- RARP（Reverse Address Resolve Protocol,逆地址解析协议）：有些无盘工作站没有记录自身的IP地址，但是可以利用网卡上的物理地址向网络管理者（服务器或网管软件）查询自身IP。
- 他们实现了IP地址与机器物理地址（MAC地址，以太网，令牌环和802.11无线网络都是用MAC地址）之间的互换
网络层
网络层：实现数据包的选路和转发。
WAN（Wide Area Network，广域网）同城使用众多的分级路由器来连接分散的主机或LAN（Local Area Network，局域网）。网络层的任务就是选择这些路由器，已确定两台主机之间的通信路径。同时，网络层对上层协议隐藏了网络拓扑连接的细节，使得通信双方看起来像直接连接的。
主要协议：
- IP（Internet Protocol，因特网协议）
- ICMP（Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议）：IP协议的补充，用于检测网络连接。非严格意义上的网络层协议，他使用同一层的IP协议提供的服务（一般来说，上层协议使用下层协议提供的服务）
ICMP协议
8位类型：用于区分类型 ①差错报文：回应网络错误，比如目标不可达（类型值 3）、重定向（类型值 5） ②差错报文：查询网络信息，ping就使用ICMP报文查看是否可达。
8位代码：进一步细分不同的条件.
16位校验和：对整个报文进行循环冗余校验。
传输层
传输层：为两台主机上的应用程序提供端到端（end to end）的通信。传输层只关心通信的起始端和目的端，不在乎数据包的中转过程。
主要协议：
- TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）：为应用层提供，可靠，有连接，基于字节流的服务。
- UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）：为应用层提供，不可靠，无连接，基于数据报的服务。
- SCTP（Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议）
应用层
应用层：处理应用程序的逻辑。
在用户空间实现，负责处理众多逻辑，比如文件传输、名称查询和网络管理等。如果在内核中实现，内核就太庞大了（数据链路层、网络层和传输层在内核中实现，处理网络通信明细，保证稳定且高效）
主要协议：
- telnet协议：远程登录协议
- OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）协议：动态路由更新协议，用于路由器之间的通信，以告知对方各自的路由信息
- DNS（Domain Name Service，域名服务）协议：提供机器域名到IP地址的转换
封装
通过封装，是上层协议使用下层协议提供的服务。
应用层的数据在发送到物理网络上之前，将沿着协议栈从上往下依次传递。每层协议都将在上层数据的基础上加上自己的头部信息，以实现该层功能。
经过TCP/UDP封装后的数据成为TCP/UDP数据报。
经过IP封装后的数据称为IP数据报。
数据链路层封装的数据称为帧。传输媒介不同，帧的类型也不同。以太网上传输的是以太网帧。
CRC字段：对帧的其他部分提供循环冗余校验
帧的最大传输单元（MTU，Max Transmit Unit）：即帧最多能携带多少上层数据，通常受到网络类型的限制，此时MTU = 1500字节。过长的IP数据报可能需要分片传输。
帧是最终在物理网络上传送的字节序列，至此封装完成。
分用
当帧达到目标主机后，将沿着协议栈自底向上依次传递。
各层协议依次处理帧中本层负责的头部数据，最后将处理后的帧交给应用程序。
- IP、ARP、RARP协议都是用帧传输数据，所以帧的头部需要提供某个字段来区分。以太网帧使用两个字节的类型字段来区分。
- ICMP、TCP、UDP协议使用IP协议，IP数据报的头部采用16位的协议字段区分。
- TCP、UDP则通过头部的16位端口号来区分上层应用程序。DNS协议–53，HTTP协议–80。/etc/services文件可查知名端口号。
ARP协议
ARP协议能实现任意网络层地址到任意物理地址的转换。
主机向自己所在网络中广播一个ARP请求，请求中包含目标机器的网络地址（IP …）地址，网络中所有的机器也能收到这个请求，但是只有被请求的机器会回应一个ARP应答，其中包含自己的物理地址。
- 硬件类型：物理地址的类型，MAC地址类型值为 1
- 协议类型：要映射的协议地址类型，IP地址类型值为 1
- 硬件地址/协议地址长度：单位字节，MAC地址 6 ，IP地址 4
- 操作：ARP请求 1 ，ARP应答 2 ，RARP请求 1 ，RARP应答 2
- 最后四个地址，发送请求的机器将除目的端以太网地址的其它地址进行填充，目标机器接收到请求后，将自己的以太网地址添加，并将目的端发送端地址进行交换，操作字段设置为2，然后发出。
ARP请求/应答报文长度为28字节，以太网帧的头部+尾部为18字节，则携带一个ARP请求/应答的以太网数据帧至少46字节。但是有的实现要求以太帧数据部分长度至少46字节，这样ARP会增加一些填充字节，在这种情况下，一个携带ARP请求/应答的以太网数据帧长度为64字节。
DNS
我们在浏览器中进行访问是都是用的域名来访问的，将域名转换成IP地址，就需要使用域名查询服务。比如本地静态文件、DNS、NIS（Network Information Service，网络信息服务）等。
DNS是一套分布式的域名服务系统，每个DNS服务器都存放着大量机器名和IP地址的映射，并且动态更新。
使用DNS服务查询目标主机的IP地址。
16位标识字段用于标记一对DNS查询和应答，以此区分一个DNS应答是哪个DNS查询的回应。
16位标志字段用于协商具体的通信方式和反馈通信状态。DNS报文头部的16位标志字段的细节：
- QR，查询/应答标志。0表示这是一个查询报文，1表示这是一个应答报文。
opcode,定义查询和应答的类型。0表示标准查询，1标识反响查询（由IP地址获得主机域名），2表示请求服务器状态。
AA，授权应答标志，仅由应答报文使用。1表示域名服务器是授权服务器。
- TC，截断标志，仅当DNS报文使用UDP服务时使用。因为UDP数据报有长度限制，所以过长的DNS报文将被截断。1表示DNS报文超过512字节，并被截断。
- RD，递归查询标志，1表示执行递归查询，即如果目标DNS服务器无法解析某个主机名，则它将向其他DNS服务器继续查询，如此递归，直到获得结果并把该结果返回给客户端。0表示执行迭代查询，即如果目标DNS服务器无法解析某个主机名，则它将自己知道的其他DNS服务器的IP地址返回给客户端，以供客户端参考。
- RA，允许递归标志。仅由应答报文使用，1表示DNS服务器支持递归查询。
- zero,这三位未用，必须都设置为0。
- rode,4位返回码，表示应答的状态，常用值由0(无错误)和3(域名不存在)。
Linux访问DNS服务
Linux使用/etc/resolv.conf存放DNS服务器IP地址。
查询域名为IP地址：host -t A www.baidu.com