MarkDown语法写的，不知道为啥上传到CSDN不生效，算了就这样将就着看吧......还有，转载请注明出处，谢谢！
一、从设计者的角度看互联网的五层模型
## 一.五层模型
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互联网的实现，分成好几层。每一层都有自己的功能，就像建筑物一样，每一层都靠下一层支持。
用户接触到的，只是最上面的一层，根本没有感觉到下面的层。要理解互联网，必须从最下层开始，自下而上理解每一层的功能。
如何分层有不同的模型，有的模型分七层，有的分四层。我觉得，把互联网分成五层，比较容易解释。
五层从上到下依次为：应用层、传输层、网络层、链路层、物理层（实体层）
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## 二.五层每一层的协议
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### 1. 物理层
电脑要组网，第一件事要干什么？
当然是先把电脑连起来，可以用光缆、电缆、双绞线、无线电波等方式。
这就叫做"实体层"，它就是把电脑连接起来的物理手段。
它主要规定了网络的一些电气特性，作用是负责传送0和1的电信号。
### 2. 链路层
单纯的0和1没有任何意义，必须规定解读方式：多少个电信号算一组？每个信号位有何意义？
这就是"链接层"的功能，它在"实体层"的上方，确定了0和1的分组方式。
电信号分组方式是怎么规定的呢？
以太网协议，依靠MAC地址发送数据。
一组电信号构成一个数据包，叫做"帧"（Frame）。
每一帧分成两个部分：标头（Head）和数据（Data）。
"标头"包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、数据类型等等；
"数据"则是数据包的具体内容。
一个"帧"最短为64字节，最长为1518字节。如果数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。
发送者和接受者是如何标识呢？
连入网络的设备，都具有"网卡"接口。
数据包必须是从一块网卡，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，这叫做MAC地址。
每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址。
有了MAC地址，就可以定位网卡和数据包的路径了。
一块网卡怎么知道另一块网卡的MAC地址？
ARP协议
知道了MAC地址，怎么把数据包送给接收方？
向本网络内所有计算机都发送数据包，让每台计算机判断自己是不是这个MAC地址，即是不是接收方，是的话接受并作进一步的处理，不是的话丢弃这个数据包。（这种形式成为广播）
### 3.网络层
思考一个事情，只依靠以太网协议的MAC地址发送数据是不够的，因为不可能全世界的电脑都在一个子网络中。
那么就需要一种方法，来区分哪些MAC地址在同一个子网络中，哪些不在。如果在同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用"路由"方式发送。（"路由"的意思，就是指如何向不同的子网络分发数据包，这是一个很大的主题，本文不涉及。）
这就导致了"网络层"的诞生。
它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。
这套地址就叫做"网络地址"，简称"网址"。
于是，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另一种是网络地址。
两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一起。
网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。
网络地址是怎么规定的呢？
IP协议。IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。
IP地址分成两个部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。比如，IP地址172.16.254.1，这是一个32位的地址，假定它的网络部分是前24位（172.16.254），那么主机部分就是后8位（最后的那个1）。
怎么判断一个IP地址的网络部分和主机部分呢？
这就要用到另一个参数"子网掩码"（subnet mask）。子网掩码是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。
比如，IP地址172.16.254.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
有了IP地址、子网掩码，就能判断两个设备是否在一个子网络，判断手段：
先比较子网掩码是否相同，相同时再比较IP地址的网络部分是否相同，相同说明两个设备在一个子网络中。
为什么有了IP地址，MAC地址不会被淘汰了呢？
因为IP地址是可变的，而MAC地址时唯一且不变的，而且两者在不同的层，先用ip地址判断是否在一个子网中，不在一个子网中时，不能得到接收方的MAC地址，只能把数据包传送到两个子网络连接处的"网关"（gateway），让网关去处理；在一个子网中时，可以用ARP协议（一个数据包），得到对方的MAC地址，然后再用广播形式发送数据包并用MAC地址判断是否为接收方。
以太网数据包只包含MAC地址，并没有IP地址的栏位。那么是否需要修改数据定义，再添加一个栏位呢？
不需要，IP地址会从Data部分再分出一个Head出来，用于存放IP数据包。
### 4. 传输层
有了MAC地址和IP地址（以及子网掩码），我们就可以在互联网上任意两台主机建立通信。
一台主机上不会只有一个进程在运行，而是多个进程，那么那么判断一个数据包是要传给那个进程的呢？
通过参数"端口"(port),它是每一个使用网卡的程序的编号，范围是[0,65535]，其中[0,1023]的端口被系统占用，应用程序会随机选用一个其它的端口，跟服务器的相应端口联系。
"传输层"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"网络层"的功能是建立"主机到主机"的通信。只要确定主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。
现在就得在数据包中加上端口信息，内嵌在IP数据包的"数据"部分，这就需要新的协议。
UDP协议：优点是比较简单，容易实现；缺点是可靠性较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到。
TCP协议：优点是能够确保数据不会遗失；缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源。
### 5. 应用层
应用程序收到"传输层"的数据，接下来就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，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。
举例来说，TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了"应用层"。
这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的"数据"部分。因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样。
最终，以太网数据包的结构就是这样：
Head（以太网表头）- Head（IP表头） - Head（TCP表头） - Data（应用层数据包）
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二、从用户的角度看互联网的五层模型
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## 一、用户的上网设置
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### 1. 计算机连上网需要设置四个参数
本机的IP地址；
子网掩码；
网关的IP地址；
DNS的IP地址。
### 2. 静态IP地址
人为设定计算机的IP地址，计算机每次开机，都会分到同样的IP地址。
缺点是设置麻烦，而且不够灵活，所以一般不用静态IP地址上网。
### 3. 动态IP地址
计算机开机后，会自动分配到一个IP地址，不用人为设定。它使用的协议叫做DHCP协议。
协议规定：一个子网络中，有一台计算机负责管理本网络的所有IP地址，它叫做"DHCP服务器"。新的计算机加入网络，必须向"DHCP服务器"发送一个"DHCP请求"数据包，申请IP地址和相关的网络参数。
问题来了，新的计算机加入子网络时，不知道这个子网的DHCP服务器的MAC地址、IP地址，怎么发送一个"DHCP请求"数据包呢？
新的计算机会以广播形式发送一个数据包，这个子网络中的计算机就会去辨别这个数据包是否是发给自己的。
辨别方法：数据包中接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，辨别不出；数据包中发出方IP地址是0.0.0.0，接收方是255.255.255.255，于是DHCP服务器知道"这个包是发给我的"，而其他计算机就可以丢弃这个包。
接着，DHCP服务器分配好IP地址，发送回去一个"DHCP响应"数据包，这样，新加入的计算机收到这个响应包，就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数。
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## 二、用一个实例来看互联网协议的整个通信过程
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1. 用户打开浏览器，在地址栏输入网址：www.google.com，回车。
2. 用户机向DNS服务器(地址为8.8.8.8端口为53)发送一个DNS数据包，DNS服务器做出响应，告诉用户机谷歌的IP地址是172.194.72.105。
3. 用户机分别对本机和谷歌的IP地址和子网掩码做AND运算，得出本机和谷歌的IP地址的网络部分，再判断本机和谷歌的IP地址的网络部分是否相同，结果是不相同，所以得出结论：本机和谷歌不在一个子网络中。
用户机向所在的子网络的网关发送数据包，也就是说，接收方的MAC地址将是网关的MAC地址，数据包将通过网关进行转发。
4. 数据包经过应用层协议（这里是网页是HTTP协议）、TCP协议、 IP协议、以太网协议设置了接收方端口、双方IP地址、双方MAC地址。
5. 经过多个网关的转发，Google的服务器172.194.72.105，收到了这四个以太网数据包。根据IP标头的序号，Google将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的"HTTP请求"，接着做出"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。