網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議的通俗理解
一、需求
1.1、物理層
作用是負(fù)責(zé)傳送0和1的電信號(hào)。
科學(xué)家要解決的第一個(gè)問題是，兩個(gè)硬件之間怎么通信。具體就是一臺(tái)發(fā)些比特流，然后另一臺(tái)能收到。
于是，科學(xué)家發(fā)明了物理層：主要定義物理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，如網(wǎng)線的接口類型、光纖的接口類型、各種傳輸介質(zhì)的傳輸速率等。它的主要作用是傳輸比特流(就是由1、0轉(zhuǎn)化為電流強(qiáng)弱來進(jìn)行傳輸，到達(dá)目的地后在轉(zhuǎn)化為1、0，也就是我們常說的數(shù)模轉(zhuǎn)換與模數(shù)轉(zhuǎn)換)。這一層的數(shù)據(jù)叫做比特。
調(diào)制解調(diào)器是一種計(jì)算機(jī)硬件，它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號(hào)，而這些模擬信號(hào)又可被線路另一端的另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器接收，并譯成計(jì)算機(jī)可懂的語言。這一簡單過程完成了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的通信。
中繼器（RP repeater）工作于OSI的物理層，是局域網(wǎng)上所有節(jié)點(diǎn)的中心，它的作用是放大信號(hào)，補(bǔ)償信號(hào)衰減，支持遠(yuǎn)距離的通信。中繼器。工作于物理層，只是起到擴(kuò)展傳輸距離的作用，對(duì)高層協(xié)議是透明的。實(shí)際上，通過中繼器連接起來的網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于同一條電線組成的更大的網(wǎng)絡(luò)。中繼器也能把不同傳輸介質(zhì)（10Base 5和10Base 2）的網(wǎng)絡(luò)連在一起，多用在數(shù)據(jù)鏈路層以上相同的局域網(wǎng)的互連中。
1.2、數(shù)據(jù)鏈路層
確定了0和1的分組方式。
現(xiàn)在通過電線我能發(fā)數(shù)據(jù)流了，但是，我還希望通過無線電波，通過其它介質(zhì)來傳輸。然后我還要保證傳輸過去的比特流是正確的，要有糾錯(cuò)功能。
于是，發(fā)明了數(shù)據(jù)鏈路層：定義了如何讓格式化數(shù)據(jù)以進(jìn)行傳輸，以及如何讓控制對(duì)物理介質(zhì)的訪問。這一層通常還提供錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正，以確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
1.3、網(wǎng)絡(luò)層
它的作用是引進(jìn)一套新的地址，使得我們能夠區(qū)分不同的計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。這套地址就叫做"網(wǎng)絡(luò)地址"，簡稱"網(wǎng)址"。
傳輸層只是解決了打包的問題。但是如果我有多臺(tái)計(jì)算機(jī)，怎么找到我要發(fā)的那臺(tái)？或者，A要給F發(fā)信息，中間要經(jīng)過B，C，D,E，但是中間還有好多節(jié)點(diǎn)如K.J.Z.Y。我怎么選擇最佳路徑？這就是路由要做的事。
于是，發(fā)明了網(wǎng)絡(luò)層。即路由器，交換價(jià)那些具有尋址功能的設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的功能。這一層定義的是IP地址，通過IP地址尋址。所以產(chǎn)生了IP協(xié)議。
1.4、傳輸層
"傳輸層"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"網(wǎng)絡(luò)層"的功能是建立"主機(jī)到主機(jī)"的通信。只要確定主機(jī)和端口，我們就能實(shí)現(xiàn)程序之間的交流。
現(xiàn)在我能發(fā)正確的發(fā)比特流數(shù)據(jù)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)了，但是當(dāng)我發(fā)大量數(shù)據(jù)時(shí)候，可能需要好長時(shí)間，例如一個(gè)視頻格式的，網(wǎng)絡(luò)會(huì)中斷好多次（事實(shí)上，即使有了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)還是經(jīng)常中斷，只是中斷的時(shí)間是毫秒級(jí)別的）。那么，我還須要保證傳輸大量文件時(shí)的準(zhǔn)確性。于是，我要對(duì)發(fā)出去的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。就像發(fā)快遞一樣，一個(gè)個(gè)地發(fā)。
于是，先發(fā)明了傳輸層（傳輸層在OSI模型中，是在網(wǎng)絡(luò)層上面）。例如TCP，是用于發(fā)大量數(shù)據(jù)的，我發(fā)了1萬個(gè)包出去，另一臺(tái)電腦就要告訴我是否接受到了1萬個(gè)包，如果缺了3個(gè)包，就告訴我是第1001，234，8888個(gè)包丟了，那我再發(fā)一次。這樣，就能保證對(duì)方把這個(gè)視頻完整接收了。
例如UDP，是用于發(fā)送少量數(shù)據(jù)的。我發(fā)20個(gè)包出去，一般不會(huì)丟包，所以，我不管你收到多少個(gè)。在多人互動(dòng)游戲，也經(jīng)常用UDP協(xié)議，因?yàn)橐话愣际呛唵蔚男畔ⅲ矣袕V播的需求。如果用TCP，效率就很低，因?yàn)樗鼤?huì)不停地告訴主機(jī)我收到了20個(gè)包，或者我收到了18個(gè)包，再發(fā)我兩個(gè)！如果同時(shí)有1萬臺(tái)計(jì)算機(jī)都這樣做，那么用TCP反而會(huì)降低效率，還不如用UDP，主機(jī)發(fā)出去就算了，丟幾個(gè)包你就卡一下，算了，下次再發(fā)包你再更新。TCP協(xié)議是會(huì)綁定IP和端口的協(xié)議，下面會(huì)介紹IP協(xié)議。
1.5、會(huì)話層
會(huì)話層的作用就是建立和管理應(yīng)用程序之間的通信。
現(xiàn)在我們已經(jīng)保證給正確的計(jì)算機(jī)，發(fā)送正確的封裝過后的信息了。但是用戶級(jí)別的體驗(yàn)好不好？難道我每次都要調(diào)用TCP去打包，然后調(diào)用IP協(xié)議去找路由，自己去發(fā)？當(dāng)然不行，所以我們要建立一個(gè)自動(dòng)收發(fā)包，自動(dòng)尋址的功能。
于是，發(fā)明了會(huì)話層。會(huì)話層的作用就是建立和管理應(yīng)用程序之間的通信。
1.6、表示層
幫我們解決不同系統(tǒng)之間的通信語法問題。
現(xiàn)在我能保證應(yīng)用程序自動(dòng)收發(fā)包和尋址了。但是我要用Linux給window發(fā)包，兩個(gè)系統(tǒng)語法不一致，就像安裝包一樣，exe是不能在linux下用的，shell在window下也是不能直接運(yùn)行的。于是需要表示層（presentation），幫我們解決不同系統(tǒng)之間的通信語法問題。
1.7、應(yīng)用層
OK，現(xiàn)在所有必要條件都準(zhǔn)備好了，我們可以寫個(gè)android程序，web程序去實(shí)現(xiàn)需求把。
二、概述
2.1、五層模型
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(duì)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。互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)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(shí)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(shí)并不重要。只需要知道，互聯(lián)網(wǎng)分成若干層就可以了。
2.2、層與協(xié)議
每一層都是為了完成一種功能。為了實(shí)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。
2.3、實(shí)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(shí)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(fù)責(zé)傳送0和1的電信號(hào)。
三、鏈接層
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(gè)電信號(hào)算一組？每個(gè)信號(hào)位有何意義？
這就是"鏈接層"的功能，它在"實(shí)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(shí)候，每家公司都有自己的電信號(hào)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(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)包，叫做"幀"（Frame）。每一幀分成兩個(gè)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(xiàng)，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(gè)"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(gè)幀進(jìn)行發(fā)送。
IEEE 802.1── 通用網(wǎng)絡(luò)概念及網(wǎng)橋等
IEEE 802.2── 邏輯鏈路控制等
IEEE 802.3──以太網(wǎng)
IEEE 802.4──ARCnet總線結(jié)構(gòu)及訪 問方法,物理層規(guī)定
IEEE 802.5──Token Ring訪問方法及物理層 規(guī)定等
IEEE 802.6── 城域網(wǎng)的訪問方法及物理 層規(guī)定
IEEE 802.7── 寬帶局域網(wǎng)
IEEE 802.8── 光纖局域網(wǎng)(FDDI )
IEEE 802.9── ISDN局域網(wǎng)
IEEE 802.10── 網(wǎng)絡(luò)的安全
IEEE 802.11── 無線局域網(wǎng)
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(shí)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。
MAC地址（Media Access Control Address），直譯為媒體訪問控制地址，也稱為局域網(wǎng)地址（LAN Address），以太網(wǎng)地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一個(gè)用來確認(rèn)網(wǎng)上設(shè)備位置的地址。
每塊網(wǎng)卡出廠的時(shí)候，都有一個(gè)全世界獨(dú)一無二的MAC地址，長度是48個(gè)二進(jìn)制位，通常用12個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示。
前6個(gè)十六進(jìn)制數(shù)是廠商編號(hào)，后6個(gè)是該廠商的網(wǎng)卡流水號(hào)。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(huì)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(gè)問題。這個(gè)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(jì)算機(jī)發(fā)送，讓每臺(tái)計(jì)算機(jī)自己判斷，是否為接收方。
上圖中，1號(hào)計(jì)算機(jī)向2號(hào)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)計(jì)算機(jī)都會(huì)收到這個(gè)包。它們讀取這個(gè)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(gè)包，做進(jìn)一步處理，否則就丟棄這個(gè)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(tái)計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)了。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本分類方法主要有兩種：
一種是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)
另一種是根據(jù)覆蓋范圍與規(guī)模：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。
3.5、PPP 協(xié)議
在數(shù)據(jù)鏈路層有兩個(gè)重要的協(xié)議，即HDLC協(xié)議和PPP協(xié)議。
高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-Level Data Link Control或簡稱HDLC），是一個(gè)在同步網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)、面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂的。
HDLC協(xié)議是面向比特的，而PPP協(xié)議則是面向字節(jié)的，HDLC的幀采用開頭跟結(jié)尾都是01111110作為幀的邊界，這樣當(dāng)接收方接收到一串比特的時(shí)候可以根據(jù)它來判斷該幀從哪里開始，到哪里結(jié)束，但是，假如在兩個(gè)標(biāo)志字段之間的比特串中恰好出現(xiàn)了01111110比特串，那該怎么辦呢，HDLC采用零比特填充法，所謂零比特填充法就是每當(dāng)出現(xiàn)5個(gè)1的時(shí)候就給它添加一個(gè)0進(jìn)去，而接收方接收到數(shù)據(jù)時(shí)凡出現(xiàn)5個(gè)1的時(shí)候去掉其后面一個(gè)0，這樣就能很好地確定幀。
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（英語：Point-to-Point Protocol，PPP）工作在數(shù)據(jù)鏈路層（以O(shè)SI參考模型的觀點(diǎn)）。它通常用在兩節(jié)點(diǎn)間建立直接的連接，并可以提供連接認(rèn)證、傳輸加密（使用ECP，RFC 1968）以及壓縮。
PPP協(xié)議本來也是跟HDLC協(xié)議一樣，把01111110作為邊界符（一般稱為標(biāo)志符），但是因?yàn)镻PP協(xié)議是面向字節(jié)的，所以這里不說01111110，而是說用7E作為邊界符。PPP協(xié)議在同步傳輸鏈路中也是采用零比特填充法，而在異步傳輸鏈路中則采用特殊的字符填充法。
HDLC在控制字段中提供了可靠的確認(rèn)機(jī)制，因此它可以實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，而PPP則不提供可靠傳輸，要靠上層實(shí)現(xiàn)保證其正確性，因此，曾經(jīng)在誤碼率比較高的鏈路中，HDLC曾起到了極大的作用，但隨著技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)鏈路層出現(xiàn)差錯(cuò)的概率不大，因此現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是PPP協(xié)議。
3.6、交換機(jī)
交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”是一種用于電（光）信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的CPU會(huì)在每個(gè)端口成功連接時(shí)，通過將MAC地址和端口對(duì)應(yīng)，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對(duì)應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此，交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。
四、網(wǎng)絡(luò)層
4.1、網(wǎng)絡(luò)層的由來
以太網(wǎng)協(xié)議，依靠MAC地址發(fā)送數(shù)據(jù)。理論上，單單依靠MAC地址，上海的網(wǎng)卡就可以找到洛杉磯的網(wǎng)卡了，技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的。
但是，這樣做有一個(gè)重大的缺點(diǎn)。以太網(wǎng)采用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)包，所有成員人手一"包"，不僅效率低，而且局限在發(fā)送者所在的子網(wǎng)絡(luò)。也就是說，如果兩臺(tái)計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，廣播是傳不過去的。這種設(shè)計(jì)是合理的，否則互聯(lián)網(wǎng)上每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都會(huì)收到所有包，那會(huì)引起災(zāi)難。
互聯(lián)網(wǎng)是無數(shù)子網(wǎng)絡(luò)共同組成的一個(gè)巨型網(wǎng)絡(luò)，很像想象上海和洛杉磯的電腦會(huì)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，這幾乎是不可能的。
因此，必須找到一種方法，能夠區(qū)分哪些MAC地址屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，哪些不是。如果是同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，就采用廣播方式發(fā)送，否則就采用"路由"方式發(fā)送。（"路由"的意思，就是指如何向不同的子網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)包，這是一個(gè)很大的主題，本文不涉及。）遺憾的是，MAC地址本身無法做到這一點(diǎn)。它只與廠商有關(guān)，與所處網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。
ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制報(bào)文協(xié)議。它是TCP/IP協(xié)議族的一個(gè)子協(xié)議，用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息。控制消息是指網(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數(shù)據(jù)，但是對(duì)于用戶數(shù)據(jù)的傳遞起著重要的作用。常用的ping用到的就是該協(xié)議。
這就導(dǎo)致了"網(wǎng)絡(luò)層"的誕生。它的作用是引進(jìn)一套新的地址，使得我們能夠區(qū)分不同的計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。這套地址就叫做"網(wǎng)絡(luò)地址"，簡稱"網(wǎng)址"。
于是，"網(wǎng)絡(luò)層"出現(xiàn)以后，每臺(tái)計(jì)算機(jī)有了兩種地址，一種是MAC地址，另一種是網(wǎng)絡(luò)地址。兩種地址之間沒有任何聯(lián)系，MAC地址是綁定在網(wǎng)卡上的，網(wǎng)絡(luò)地址則是管理員分配的，它們只是隨機(jī)組合在一起。
網(wǎng)絡(luò)地址幫助我們確定計(jì)算機(jī)所在的子網(wǎng)絡(luò)，MAC地址則將數(shù)據(jù)包送到該子網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)網(wǎng)卡。因此，從邏輯上可以推斷，必定是先處理網(wǎng)絡(luò)地址，然后再處理MAC地址。
4.2、IP協(xié)議
規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議，叫做IP協(xié)議。它所定義的地址，就被稱為IP地址。
目前，廣泛采用的是IP協(xié)議第四版，簡稱IPv4。這個(gè)版本規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)地址由32個(gè)二進(jìn)制位組成。
習(xí)慣上，我們用分成四段的十進(jìn)制數(shù)表示IP地址，從0.0.0.0一直到255.255.255.255。
互聯(lián)網(wǎng)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)，都會(huì)分配到一個(gè)IP地址。這個(gè)地址分成兩個(gè)部分，前一部分代表網(wǎng)絡(luò)，后一部分代表主機(jī)。比如，IP地址172.16.254.1，這是一個(gè)32位的地址，假定它的網(wǎng)絡(luò)部分是前24位（172.16.254），那么主機(jī)部分就是后8位（最后的那個(gè)1）。處于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的電腦，它們IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分必定是相同的，也就是說172.16.254.2應(yīng)該與172.16.254.1處在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。
但是，問題在于單單從IP地址，我們無法判斷網(wǎng)絡(luò)部分。還是以172.16.254.1為例，它的網(wǎng)絡(luò)部分，到底是前24位，還是前16位，甚至前28位，從IP地址上是看不出來的。
那么，怎樣才能從IP地址，判斷兩臺(tái)計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)呢？這就要用到另一個(gè)參數(shù)"子網(wǎng)掩碼"（subnet mask）。
所謂"子網(wǎng)掩碼"，就是表示子網(wǎng)絡(luò)特征的一個(gè)參數(shù)。它在形式上等同于IP地址，也是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)字，它的網(wǎng)絡(luò)部分全部為1，主機(jī)部分全部為0。比如，IP地址172.16.254.1，如果已知網(wǎng)絡(luò)部分是前24位，主機(jī)部分是后8位，那么子網(wǎng)絡(luò)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，寫成十進(jìn)制就是255.255.255.0。
知道"子網(wǎng)掩碼"，我們就能判斷，任意兩個(gè)IP地址是否處在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。方法是將兩個(gè)IP地址與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算（兩個(gè)數(shù)位都為1，運(yùn)算結(jié)果為1，否則為0），然后比較結(jié)果是否相同，如果是的話，就表明它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)中，否則就不是。
比如，已知IP地址172.16.254.1和172.16.254.233的子網(wǎng)掩碼都是255.255.255.0，請(qǐng)問它們是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)？兩者與子網(wǎng)掩碼分別進(jìn)行AND運(yùn)算，結(jié)果都是172.16.254.0，因此它們?cè)谕粋€(gè)子網(wǎng)絡(luò)。
總結(jié)一下，IP協(xié)議的作用主要有兩個(gè)，一個(gè)是為每一臺(tái)計(jì)算機(jī)分配IP地址，另一個(gè)是確定哪些地址在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。
A類IP地址：一個(gè)A類IP地址由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機(jī)地址組成。以0開頭， 第一個(gè)字節(jié)范圍：0~127（1.0.0.0 - 126.255.255.255）；
B類IP地址：一個(gè)B類IP地址由2個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個(gè)字節(jié)的主機(jī)地址組成。以10開頭， 第一個(gè)字節(jié)范圍：128~191（128.0.0.0 - 191.255.255.255）；
C類IP地址：一個(gè)C類IP地址由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)的主機(jī)地址組成。以110開頭， 第一個(gè)字節(jié)范圍：192~223（192.0.0.0 - 223.255.255.255）；
4.3、IP數(shù)據(jù)包
根據(jù)IP協(xié)議發(fā)送的數(shù)據(jù)，就叫做IP數(shù)據(jù)包。不難想象，其中必定包括IP地址信息。
但是前面說過，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包只包含MAC地址，并沒有IP地址的欄位。那么是否需要修改數(shù)據(jù)定義，再添加一個(gè)欄位呢？
回答是不需要，我們可以把IP數(shù)據(jù)包直接放進(jìn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，因此完全不用修改以太網(wǎng)的規(guī)格。這就是互聯(lián)網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)的好處：上層的變動(dòng)完全不涉及下層的結(jié)構(gòu)。
具體來說，IP數(shù)據(jù)包也分為"標(biāo)頭"和"數(shù)據(jù)"兩個(gè)部分。
"標(biāo)頭"部分主要包括版本、長度、IP地址等信息，"數(shù)據(jù)"部分則是IP數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容。它放進(jìn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包后，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包就變成了下面這樣。
IP數(shù)據(jù)包的"標(biāo)頭"部分的長度為20到60字節(jié)，整個(gè)數(shù)據(jù)包的總長度最大為65,535字節(jié)。因此，理論上，一個(gè)IP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，最長為65,515字節(jié)。前面說過，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，最長只有1500字節(jié)。因此，如果IP數(shù)據(jù)包超過了1500字節(jié)，它就需要分割成幾個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，分開發(fā)送了。
4.4、ARP協(xié)議
關(guān)于"網(wǎng)絡(luò)層"，還有最后一點(diǎn)需要說明。
因?yàn)镮P數(shù)據(jù)包是放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包里發(fā)送的，所以我們必須同時(shí)知道兩個(gè)地址，一個(gè)是對(duì)方的MAC地址，另一個(gè)是對(duì)方的IP地址。通常情況下，對(duì)方的IP地址是已知的（后文會(huì)解釋），但是我們不知道它的MAC地址。
所以，我們需要一種機(jī)制，能夠從IP地址得到MAC地址。
這里又可以分成兩種情況。第一種情況，如果兩臺(tái)主機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，那么事實(shí)上沒有辦法得到對(duì)方的MAC地址，只能把數(shù)據(jù)包傳送到兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)連接處的"網(wǎng)關(guān)"（gateway），讓網(wǎng)關(guān)去處理。
第二種情況，如果兩臺(tái)主機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，那么我們可以用ARP協(xié)議，得到對(duì)方的MAC地址。ARP協(xié)議也是發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包（包含在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中），其中包含它所要查詢主機(jī)的IP地址，在對(duì)方的MAC地址這一欄，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個(gè)"廣播"地址。它所在子網(wǎng)絡(luò)的每一臺(tái)主機(jī)，都會(huì)收到這個(gè)數(shù)據(jù)包，從中取出IP地址，與自身的IP地址進(jìn)行比較。如果兩者相同，都做出回復(fù)，向?qū)Ψ綀?bào)告自己的MAC地址，否則就丟棄這個(gè)包。
ARP 協(xié)議：地址解析協(xié)議，即ARP（Address Resolution Protocol），是根據(jù)IP地址獲取物理地址的一個(gè)TCP/IP協(xié)議。
總之，有了ARP協(xié)議之后，我們就可以得到同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)MAC地址，可以把數(shù)據(jù)包發(fā)送到任意一臺(tái)主機(jī)之上了。
五、傳輸層
5.1、傳輸層的由來
有了MAC地址和IP地址，我們已經(jīng)可以在互聯(lián)網(wǎng)上任意兩臺(tái)主機(jī)上建立通信。
接下來的問題是，同一臺(tái)主機(jī)上有許多程序都需要用到網(wǎng)絡(luò)，比如，你一邊瀏覽網(wǎng)頁，一邊與朋友在線聊天。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包從互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)來的時(shí)候，你怎么知道，它是表示網(wǎng)頁的內(nèi)容，還是表示在線聊天的內(nèi)容？
也就是說，我們還需要一個(gè)參數(shù)，表示這個(gè)數(shù)據(jù)包到底供哪個(gè)程序（進(jìn)程）使用。這個(gè)參數(shù)就叫做"端口"（port），它其實(shí)是每一個(gè)使用網(wǎng)卡的程序的編號(hào)。每個(gè)數(shù)據(jù)包都發(fā)到主機(jī)的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的數(shù)據(jù)。
"端口"是0到65535之間的一個(gè)整數(shù)，正好16個(gè)二進(jìn)制位。0到1023的端口被系統(tǒng)占用，用戶只能選用大于1023的端口。不管是瀏覽網(wǎng)頁還是在線聊天，應(yīng)用程序會(huì)隨機(jī)選用一個(gè)端口，然后與服務(wù)器的相應(yīng)端口聯(lián)系。
"傳輸層"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"網(wǎng)絡(luò)層"的功能是建立"主機(jī)到主機(jī)"的通信。只要確定主機(jī)和端口，我們就能實(shí)現(xiàn)程序之間的交流。
因此，Unix系統(tǒng)就把主機(jī)+端口，叫做"套接字"（socket）。有了它，就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)了。
5.2、UDP協(xié)議
現(xiàn)在，我們必須在數(shù)據(jù)包中加入端口信息，這就需要新的協(xié)議。最簡單的實(shí)現(xiàn)叫做UDP協(xié)議，它的格式幾乎就是在數(shù)據(jù)前面，加上端口號(hào)。
UDP用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議（User Datagram Protocol），又稱使用者資料包協(xié)議，是一個(gè)簡單的面向數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸層協(xié)議。
UDP數(shù)據(jù)包，也是由"標(biāo)頭"和"數(shù)據(jù)"兩部分組成。
"標(biāo)頭"部分主要定義了發(fā)出端口和接收端口，"數(shù)據(jù)"部分就是具體的內(nèi)容。然后，把整個(gè)UDP數(shù)據(jù)包放入IP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分，而前面說過，IP數(shù)據(jù)包又是放在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包之中的，所以整個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包現(xiàn)在變成了下面這樣：
UDP數(shù)據(jù)包非常簡單，"標(biāo)頭"部分一共只有8個(gè)字節(jié)，總長度不超過65,535字節(jié)，正好放進(jìn)一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。
5.3、TCP協(xié)議
UDP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但是缺點(diǎn)是可靠性較差，一旦數(shù)據(jù)包發(fā)出，無法知道對(duì)方是否收到。
為了解決這個(gè)問題，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，TCP協(xié)議就誕生了。這個(gè)協(xié)議非常復(fù)雜，但可以近似認(rèn)為，它就是有確認(rèn)機(jī)制的UDP協(xié)議，每發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包都要求確認(rèn)。如果有一個(gè)數(shù)據(jù)包遺失，就收不到確認(rèn)，發(fā)出方就知道有必要重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包了。
傳輸控制協(xié)議（英語：Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，由IETF的RFC 793定義。
因此，TCP協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)不會(huì)遺失。它的缺點(diǎn)是過程復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難、消耗較多的資源。
TCP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包一樣，都是內(nèi)嵌在IP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分。TCP數(shù)據(jù)包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長度不會(huì)超過IP數(shù)據(jù)包的長度，以確保單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割。
六、應(yīng)用層
應(yīng)用程序收到"傳輸層"的數(shù)據(jù)，接下來就要進(jìn)行解讀。由于互聯(lián)網(wǎng)是開放架構(gòu)，數(shù)據(jù)來源五花八門，必須事先規(guī)定好格式，否則根本無法解讀。
"應(yīng)用層"的作用，就是規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式。
舉例來說，TCP協(xié)議可以為各種各樣的程序傳遞數(shù)據(jù)，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必須有不同協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁、FTP數(shù)據(jù)的格式，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了"應(yīng)用層"。
這是最高的一層，直接面對(duì)用戶。它的數(shù)據(jù)就放在TCP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分。因此，現(xiàn)在的以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包就變成下面這樣。
至此，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的五層結(jié)構(gòu)，自下而上全部講完了。這是從系統(tǒng)的角度，解釋互聯(lián)網(wǎng)是如何構(gòu)成的。接下來，從用戶的角度，自上而下看看這個(gè)結(jié)構(gòu)是如何發(fā)揮作用，完成一次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的。
七、一個(gè)小結(jié)
7.1、小結(jié)
先對(duì)前面的內(nèi)容，做一個(gè)小結(jié)。
我們已經(jīng)知道，網(wǎng)絡(luò)通信就是交換數(shù)據(jù)包。電腦A向電腦B發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，后者收到了，回復(fù)一個(gè)數(shù)據(jù)包，從而實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電腦之間的通信。數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，基本上是上圖那樣子。
發(fā)送這個(gè)包，需要知道兩個(gè)地址：
對(duì)方的MAC地址
對(duì)方的IP地址
有了這兩個(gè)地址，數(shù)據(jù)包才能準(zhǔn)確送到接收者手中。但是，前面說過，MAC地址有局限性，如果兩臺(tái)電腦不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，就無法知道對(duì)方的MAC地址，必須通過網(wǎng)關(guān)（gateway）轉(zhuǎn)發(fā)。
上圖中，1號(hào)電腦要向4號(hào)電腦發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。它先判斷4號(hào)電腦是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不是（后文介紹判斷方法），于是就把這個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)到網(wǎng)關(guān)A。網(wǎng)關(guān)A通過路由協(xié)議，發(fā)現(xiàn)4號(hào)電腦位于子網(wǎng)絡(luò)B，又把數(shù)據(jù)包發(fā)給網(wǎng)關(guān)B，網(wǎng)關(guān)B再轉(zhuǎn)發(fā)到4號(hào)電腦。
1號(hào)電腦把數(shù)據(jù)包發(fā)到網(wǎng)關(guān)A，必須知道網(wǎng)關(guān)A的MAC地址。所以，數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，實(shí)際上分成兩種情況：
發(fā)送數(shù)據(jù)包之前，電腦必須判斷對(duì)方是否在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，然后選擇相應(yīng)的MAC地址。接下來，我們就來看，實(shí)際使用中，這個(gè)過程是怎么完成的。
7.2、網(wǎng)關(guān)協(xié)議
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是在自治系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行的路由協(xié)議，主要包括：RIP、EIGRP、OSPF、ISIS；
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議是在自治系統(tǒng)之間使用的路由協(xié)議，有BGP；
八、用戶的上網(wǎng)設(shè)置
8.1、靜態(tài)IP地址
你買了一臺(tái)新電腦，插上網(wǎng)線，開機(jī)，這時(shí)電腦能夠上網(wǎng)嗎？
通常你必須做一些設(shè)置。有時(shí)，管理員（或者ISP）會(huì)告訴你下面四個(gè)參數(shù)，你把它們填入操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)就能連上網(wǎng)了：
本機(jī)的IP地址
子網(wǎng)掩碼
網(wǎng)關(guān)的IP地址
DNS的IP地址
下圖是Windows系統(tǒng)的設(shè)置窗口。
這四個(gè)參數(shù)缺一不可，后文會(huì)解釋為什么需要知道它們才能上網(wǎng)。由于它們是給定的，計(jì)算機(jī)每次開機(jī)，都會(huì)分到同樣的IP地址，所以這種情況被稱作"靜態(tài)IP地址上網(wǎng)"。
但是，這樣的設(shè)置很專業(yè)，普通用戶望而生畏，而且如果一臺(tái)電腦的IP地址保持不變，其他電腦就不能使用這個(gè)地址，不夠靈活。出于這兩個(gè)原因，大多數(shù)用戶使用"動(dòng)態(tài)IP地址上網(wǎng)"。
8.2、動(dòng)態(tài)IP地址
所謂"動(dòng)態(tài)IP地址"，指計(jì)算機(jī)開機(jī)后，會(huì)自動(dòng)分配到一個(gè)IP地址，不用人為設(shè)定。它使用的協(xié)議叫做DHCP協(xié)議。
動(dòng)態(tài)主機(jī)設(shè)置協(xié)議（英語：Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用UDP協(xié)議工作，主要有兩個(gè)用途：用于內(nèi)部網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商自動(dòng)分配IP地址；給用戶用于內(nèi)部網(wǎng)管理員作為對(duì)所有計(jì)算機(jī)作中央管理的手段。
這個(gè)協(xié)議規(guī)定，每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中，有一臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)管理本網(wǎng)絡(luò)的所有IP地址，它叫做"DHCP服務(wù)器"。新的計(jì)算機(jī)加入網(wǎng)絡(luò)，必須向"DHCP服務(wù)器"發(fā)送一個(gè)"DHCP請(qǐng)求"數(shù)據(jù)包，申請(qǐng)IP地址和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
前面說過，如果兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，必須知道對(duì)方的MAC地址和IP地址，才能發(fā)送數(shù)據(jù)包。但是，新加入的計(jì)算機(jī)不知道這兩個(gè)地址，怎么發(fā)送數(shù)據(jù)包呢？
DHCP協(xié)議做了一些巧妙的規(guī)定。
8.3、DHCP協(xié)議
首先，它是一種應(yīng)用層協(xié)議，建立在UDP協(xié)議之上，所以整個(gè)數(shù)據(jù)包是這樣的：
最前面的"以太網(wǎng)標(biāo)頭"，設(shè)置發(fā)出方（本機(jī)）的MAC地址和接收方（DHCP服務(wù)器）的MAC地址。前者就是本機(jī)網(wǎng)卡的MAC地址，后者這時(shí)不知道，就填入一個(gè)廣播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。
后面的"IP標(biāo)頭"，設(shè)置發(fā)出方的IP地址和接收方的IP地址。這時(shí)，對(duì)于這兩者，本機(jī)都不知道。于是，發(fā)出方的IP地址就設(shè)為0.0.0.0，接收方的IP地址設(shè)為255.255.255.255。
最后的"UDP標(biāo)頭"，設(shè)置發(fā)出方的端口和接收方的端口。這一部分是DHCP協(xié)議規(guī)定好的，發(fā)出方是68端口，接收方是67端口。
這個(gè)數(shù)據(jù)包構(gòu)造完成后，就可以發(fā)出了。以太網(wǎng)是廣播發(fā)送，同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都收到了這個(gè)包。因?yàn)榻邮辗降腗AC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是發(fā)給誰的，所以每臺(tái)收到這個(gè)包的計(jì)算機(jī)，還必須分析這個(gè)包的IP地址，才能確定是不是發(fā)給自己的。當(dāng)看到發(fā)出方IP地址是0.0.0.0，接收方是255.255.255.255，于是DHCP服務(wù)器知道"這個(gè)包是發(fā)給我的"，而其他計(jì)算機(jī)就可以丟棄這個(gè)包。
接下來，DHCP服務(wù)器讀出這個(gè)包的數(shù)據(jù)內(nèi)容，分配好IP地址，發(fā)送回去一個(gè)"DHCP響應(yīng)"數(shù)據(jù)包。這個(gè)響應(yīng)包的結(jié)構(gòu)也是類似的，以太網(wǎng)標(biāo)頭的MAC地址是雙方的網(wǎng)卡地址，IP標(biāo)頭的IP地址是DHCP服務(wù)器的IP地址（發(fā)出方）和255.255.255.255（接收方），UDP標(biāo)頭的端口是67（發(fā)出方）和68（接收方），分配給請(qǐng)求端的IP地址和本網(wǎng)絡(luò)的具體參數(shù)則包含在Data部分。
新加入的計(jì)算機(jī)收到這個(gè)響應(yīng)包，于是就知道了自己的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址、DNS服務(wù)器等等參數(shù)。
8.4、上網(wǎng)設(shè)置：小結(jié)
這個(gè)部分，需要記住的就是一點(diǎn)：不管是"靜態(tài)IP地址"還是"動(dòng)態(tài)IP地址"，電腦上網(wǎng)的首要步驟，是確定四個(gè)參數(shù)。這四個(gè)值很重要，值得重復(fù)一遍：
本機(jī)的IP地址
子網(wǎng)掩碼
網(wǎng)關(guān)的IP地址
DNS的IP地址
有了這幾個(gè)數(shù)值，電腦就可以上網(wǎng)"沖浪"了。接下來，我們來看一個(gè)實(shí)例，當(dāng)用戶訪問網(wǎng)頁的時(shí)候，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是怎么運(yùn)作的。
九、一個(gè)實(shí)例：訪問網(wǎng)頁
9.1、本機(jī)參數(shù)
我們假定，經(jīng)過上一節(jié)的步驟，用戶設(shè)置好了自己的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：
本機(jī)的IP地址：192.168.1.100
子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0
網(wǎng)關(guān)的IP地址：192.168.1.1
DNS的IP地址：8.8.8.8
然后他打開瀏覽器，想要訪問Google，在地址欄輸入了網(wǎng)址：www.google.com。
這意味著，瀏覽器要向Google發(fā)送一個(gè)網(wǎng)頁請(qǐng)求的數(shù)據(jù)包。
9.2、DNS協(xié)議
我們知道，發(fā)送數(shù)據(jù)包，必須要知道對(duì)方的IP地址。但是，現(xiàn)在，我們只知道網(wǎng)址www.google.com，不知道它的IP地址。
網(wǎng)域名稱系統(tǒng)（英文：Domain Name System，縮寫：DNS）是互聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)服務(wù)。它作為將域名和IP地址相互映射的一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，能夠使人更方便地訪問互聯(lián)網(wǎng)。DNS使用TCP和UDP端口53。
DNS協(xié)議可以幫助我們，將這個(gè)網(wǎng)址轉(zhuǎn)換成IP地址。已知DNS服務(wù)器為8.8.8.8，于是我們向這個(gè)地址發(fā)送一個(gè)DNS數(shù)據(jù)包（53端口）。
當(dāng)一個(gè)主機(jī)請(qǐng)求查詢域名時(shí)：
先查本地緩存
沒有緩存請(qǐng)求本地域名服務(wù)器
本地域名服務(wù)器沒有請(qǐng)求根域名服務(wù)器
然后，DNS服務(wù)器做出響應(yīng)，告訴我們Google的IP地址是172.194.72.105。于是，我們知道了對(duì)方的IP地址。
9.3、子網(wǎng)掩碼
接下來，我們要判斷，這個(gè)IP地址是不是在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，這就要用到子網(wǎng)掩碼。
已知子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0，本機(jī)用它對(duì)自己的IP地址192.168.1.100，做一個(gè)二進(jìn)制的AND運(yùn)算（兩個(gè)數(shù)位都為1，結(jié)果為1，否則為0），計(jì)算結(jié)果為192.168.1.0；然后對(duì)Google的IP地址172.194.72.105也做一個(gè)AND運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果為172.194.72.0。這兩個(gè)結(jié)果不相等，所以結(jié)論是，Google與本機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。
因此，我們要向Google發(fā)送數(shù)據(jù)包，必須通過網(wǎng)關(guān)192.168.1.1轉(zhuǎn)發(fā)，也就是說，接收方的MAC地址將是網(wǎng)關(guān)的MAC地址。
9.4、應(yīng)用層協(xié)議
瀏覽網(wǎng)頁用的是HTTP協(xié)議，它的整個(gè)數(shù)據(jù)包構(gòu)造是這樣的：
HTTP部分的內(nèi)容，類似于下面這樣：
GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) ......
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3
Cookie: ... ...
我們假定這個(gè)部分的長度為4960字節(jié)，它會(huì)被嵌在TCP數(shù)據(jù)包之中。
9.5、TCP協(xié)議
TCP數(shù)據(jù)包需要設(shè)置端口，接收方（Google）的HTTP端口默認(rèn)是80，發(fā)送方（本機(jī)）的端口是一個(gè)隨機(jī)生成的1024-65535之間的整數(shù)，假定為51775。
TCP數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭長度為20字節(jié)，加上嵌入HTTP的數(shù)據(jù)包，總長度變?yōu)?980字節(jié)。
9.6、IP協(xié)議
然后，TCP數(shù)據(jù)包再嵌入IP數(shù)據(jù)包。IP數(shù)據(jù)包需要設(shè)置雙方的IP地址，這是已知的，發(fā)送方是192.168.1.100（本機(jī)），接收方是172.194.72.105（Google）。
IP數(shù)據(jù)包的標(biāo)頭長度為20字節(jié)，加上嵌入的TCP數(shù)據(jù)包，總長度變?yōu)?000字節(jié)。
9.7、以太網(wǎng)協(xié)議
最后，IP數(shù)據(jù)包嵌入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包需要設(shè)置雙方的MAC地址，發(fā)送方為本機(jī)的網(wǎng)卡MAC地址，接收方為網(wǎng)關(guān)192.168.1.1的MAC地址（通過ARP協(xié)議得到）。
以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，最大長度為1500字節(jié)，而現(xiàn)在的IP數(shù)據(jù)包長度為5000字節(jié)。因此，IP數(shù)據(jù)包必須分割成四個(gè)包。因?yàn)槊總€(gè)包都有自己的IP標(biāo)頭（20字節(jié)），所以四個(gè)包的IP數(shù)據(jù)包的長度分別為1500、1500、1500、560。
9.8、服務(wù)器端響應(yīng)
經(jīng)過多個(gè)網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)，Google的服務(wù)器172.194.72.105，收到了這四個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
根據(jù)IP標(biāo)頭的序號(hào)，Google將四個(gè)包拼起來，取出完整的TCP數(shù)據(jù)包，然后讀出里面的"HTTP請(qǐng)求"，接著做出"HTTP響應(yīng)"，再用TCP協(xié)議發(fā)回來。
本機(jī)收到HTTP響應(yīng)以后，就可以將網(wǎng)頁顯示出來，完成一次網(wǎng)絡(luò)通信。
這個(gè)例子就到此為止，雖然經(jīng)過了簡化，但它大致上反映了互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的整個(gè)通信過程。