相信不少人在求职时，都看过这样的要求：
- 精通 TCP/IP，熟练使用 Socket 进行网路编程
面试中也会经常被问到：TCP/IP 协议是什么、三次握手四次挥手等问题。可以参考视频面试官：TCP/IP 协议到底在讲什么？TCP 为什么是三次握手，而不是两次或四次？TCP拥塞控制的问题？TCP 协议下 socket 有可能丢包吗？
为什么它这么重要？TCP/IP 协议是互联网的基石，作者鲍勃・卡恩和文顿・格雷被并成为 “互联网之父”，30 多年过去了，它仍然是全球互联网得以稳定运行的保证。
不管你是做开发、运维还是信息安全的，TCP/IP 协议都是你绕不过去的一环，程序员需要像学会看书写字一样，学会这个技能。
今天我们就详细讲解下 TCP/IP 的各个协议。
知识点
- IP 地址
- 域名
- MAC 地址
- 端口号
- 封装和分用
实验简介
上世纪 70 年代，随着计算机技术的发展，计算机使用者意识到：要想发挥计算机更大的作用，就要将世界各地的计算机连接起来。但是简单的连接是远远不够的，因为计算机之间无法沟通。因此设计一种通用的 “语言” 来交流是必不可少的，这时 TCP/IP 协议就应运而生了。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是传输控制协议和网络协议的简称，它定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。
TCP/IP 不是一个协议，而是一个协议族的统称，里面包括了 IP 协议、ICMP 协议、TCP 协议、以及 http、ftp、pop3 协议等。网络中的计算机都采用这套协议族进行互联。
下面我们将会学习预备知识。
IP 地址
网络上每一个节点都必须有一个独立的 IP 地址，通常使用的 IP 地址是一个 32bit 的数字，被 . 分成 4 组，例如，255.255.255.255 就是一个 IP 地址。有了 IP 地址，用户的计算机就可以发现并连接互联网中的另外一台计算机。
在 终端输入 ifconfig -a 命令查看自己的 IP 地址：
ifconfig -a域名
用 12 位数字组成的 IP 地址很难记忆，在实际应用时，用户一般不需要记住 IP 地址，互联网给每个 IP 地址起了一个别名，习惯上称作域名。
域名与计算机的 IP 地址相对应，并把这种对应关系存储在域名服务系统 DNS (Domain Name System) 中，这样用户只需记住域名就可以与指定的计算机进行通信了。
常见的域名包括 com、net 和 org 三种顶级域名后缀，除此之外每个国家还有自己国家专属的域名后缀（比如我国的域名后缀为 cn）。目前经常使用的域名诸如百度（http://www.baidu.com）、Linux 组织（http://www.lwn.net）等等。
我们可以使用命令 nslookup 或者 ping 来查看与域名相对应的 IP 地址，由于实验楼网络限制，我们可以使用 ping github.com（如果 github 也 ping 不通，那么可以使用 ping labfile.oss.aliyuncs.com，如果你是会员账户，那么也可以 ping 其他的域名）查看。
例如：
关于域名与 IP 地址的映射关系，以及 IP 地址的路由和发现机制，将在后续章节进行详细的说明。
MAC 地址
MAC（Media Access Control）地址，或称为物理地址、硬件地址，用来定义互联网中设备的位置。
在 TCP/IP 层次模型中，网络层管理 IP 地址，链路层则负责 MAC 地址。因此每个网络位置会有一个专属于它的 IP 地址，而每个主机会有一个专属于它 MAC 地址。
端口号
IP 地址是用来发现和查找网络中的地址，但是不同程序如何互相通信呢？这就需要端口号来识别了。如果把 IP 地址比作一间房子，端口就是出入这间房子的门。真正的房子只有几个门，但是端口采用 16 比特的端口号标识，一个 IP 地址的端口可以有 65536（即：216）个之多！
服务器的默认程序一般都是通过人们所熟知的端口号来识别的。例如，对于每个 TCP/IP 实现来说，SMTP（简单邮件传输协议）服务器的 TCP 端口号都是 25，FTP（文件传输协议）服务器的 TCP 端口号都是 21，TFTP（简单文件传输协议）服务器的 UDP 端口号都是 69。任何 TCP/IP 实现所提供的服务都用众所周知的 1－1023 之间的端口号。这些人们所熟知的端口号由 Internet 端口号分配机构（Internet Assigned Numbers Authority，IANA）来管理。
常用协议对应端口号：
- SSH 22
- FTP 20 和 21
- Telnet 23
- SMTP 25
- TFTP 69
- HTTP 80
- SNMP 161
- Ping 使用 ICMP，无具体端口号
封装和分用
封装：当应用程序发送数据的时候，数据在协议层次当中自顶向下通过每一层，每一层都会对数据增加一些首部或尾部信息，这样的信息称之为协议数据单元（Protocol Data Unit，缩写为 PDU），在分层协议系统里，在指定的协议层上传送的数据单元，包含了该层的协议控制信息和用户信息。如下图所示：
- 物理层（一层）PDU 指数据位（Bit）
- 数据链路层（二层）PDU 指数据帧（Frame）
- 网络层（三层）PDU 指数据包（Packet）
- 传输层（四层）PDU 指数据段（Segment）
- 第五层以上为数据（data）
分用：当主机收到一个数据帧时，数据就从协议层底向上升，通过每一层时，检查并去掉对应层次的报文首部或尾部，与封装过程正好相反。
RFC
RFC（Request for Comment）文档是所有以太网协议的正式标准，并在其官网上面公布，由 IETF 标准协会制定。大量的 RFC 并不是正式的标准，出版的目的只是为了提供信息。RFC 的篇幅不一，从几页到几百页不等。每一种协议都用一个数字来标识，如 RFC 3720 是 iSCSI 协议的标准，数字越大意味着 RFC 的内容越新或者是对应的协议（标准）出现的比较晚。
所有的 RFC 文档都可以从网络上找到，其官网为 IETF。在网站上面可以通过分类以及搜索快速找到目标协议的 RFC 文档。目前在 IETF 网站上面的 RFC 文档有数千个，但是我们不需要全部掌握，在工作或学习中如果遇到可以找到对应的解释，理论与实际结合会有更好地效果，单纯阅读 RFC 的效果一般。
作业
- 查看自己电脑的 IP 地址，并截图。
ping github.com，查看 IP 地址，并截图。
第一节的学习到此结束，欢迎来实验楼免费学习该课程，解锁后续知识点：
- 网络的预备知识：IP 地址、域名、RFC 文档等
- 链路层、以太网的特点，常用协议：PPP 协议、SLIP 协议
- IP 网际协议的介绍：地址分类、子网划分、路由选择、NAT、IPv6
- 网络层其他协议：ARP、RARP、ICMP、IGMP，ping 和 traceroute 命令的使用
- TCP 连接建立、重传等机制
- UDP 连接建立、差错控制等机制
- 网络层常用的协议：DNS 协议、FTP 协议、HTTP 协议等