前言

这是基础篇
分开成几个博客，方便阅读

1.1 TCP/IP网络模型

同一设备的进程间通信，方式有管道、消息队列、共享内存、信号等方式；而对不同设备上的进程间通信，就需要网络通信。
而设备是多样性的，所以要兼容多种多样的设备，就协商出了一套通用的网络协议。
网络协议是分层的，每一层都有各自的作用。

应用层

应用层（Application Layer）：
1.1 最上层的，我们能直接接触到的就是应用层，我们电脑或手机使用的应用软件都是在应用层实现。
1.2 那么，当两个不同设备的应用需要通信的时候，应用就把应用数据传给下一层，也就是传输层。
所以，应用层只需要专注于为用户提供应用功能，不用去关心数据是如何传输的。
而且，应用层是工作在操作系统中的用户态，传输层及以下则工作在内核态。

传输层

应?层的数据包会传给传输层，传输层（Transport Layer）是为应?层提供?络?持的。
在传输层会有两个传输协议，分别是TCP和UDP。
2.1 TCP的全称叫传输层控制协议（Transmission Control Protocol）。
1）大部分应用使用的正是TCP传输层协议，比如HTTP应用层协议。TCP相比UDP多了很多特性，比如流量控制、超时重传、拥塞控制等，这些都是为了保证数据包能可靠的传输给对方。
2.2 UDP就相对简单，简单到只负责发送数据包，不保证数据包是否能抵达对方，但它实时性相对更好，传输效率也高。
1）当然，UDP也可以实现可靠传输，把TCP的特性在应用层上实现就可以，不过要实现一个商用的可靠UDP传输协议，也不是一件简单的事情。
应用需要传输的数据可能会非常大，如果直接传输就不好控制，因此当传输层的数据包大小超过MSS（TCP最大报文段长度），就要将数据包分块，这样即使中途有一个分块丢失或损坏了，只需要重新这一个分块，而不用重新发送整个数据包。
1）在TCP协议中，我们把每个分块称为一个TCP段（TCP Sgement）。
当设备作为接收方时，传输层则要负责把数据包传给应用，但是一台设备上可能会有很多应用在接受或者传输数据，因此需要用一个编号将应用区分开来，这个编号就是端口。
1）?如 80 端?通常是 Web 服务器?的，22 端?通常是远程登录服务器?的。?对于浏览器（客户端）中的每个标
签栏都是?个独?的进程，操作系统会为这些进程分配临时的端?号。
2）由于传输层的报文中会携带端口号，因此接收方可以识别出该报文是发送给哪个应用。

网络层

传输层可能大家刚接触的时候，会认为它负责将数据从一个设备传输到另一个设备，事实上它并不负责。
1）实际场景中的?络环节是错综复杂的，中间有各种各样的线路和分叉路?，如果?个设备的数据要传输给另?个设备，就需要在各种各样的路径和节点进?选择，?传输层的设计理念是简单、?效、专注，如果传输层还负责这? 块功能就有点违背设计原则了。
2）也就是说，我们不希望传输层协议处理太多的事情，只需要服务好应用即可，让其作为应用间数据传输的媒介，帮助实现应用到应用的通信，而实际的传输功能就交给下一层，也就是网络层（Internet Layer）。
网络层最常使用的是IP协议（Internet Protocol），IP协议将传输层的报文作为数据部分，再加上IP包头组装成IP报文，如果IP报文大小超过MTU（以太网中一般为1500字节）就会再次进行分片，得到一个即将发送到网络的IP报文。
网络层负责将数据从一个设备传输到另一个设备，世界上那么多设备，又该如何找到对方呢？因此，网络层需要有区分设备的编号。
1）我们一般用IP地址给设备进行编号，对于IPv4协议，IP地址共32位，分成了四段，每段是8位。只有一个单纯的IP地址虽然做到了区分设备，但是寻址起来就特别麻烦，全世界那么多台设备，难道一个一个去匹配？这显然不科学。
2）因此，需要将IP地址分成两种意义：
- 一个是网络号，负责标识该IP地址是属于哪个子网的；
- 一个是主机号，负责标识同一子网下的不同主机；
- 怎么分的呢？这需要配合子网掩码才能算出IP地址的网络号和主机号。那么在寻址的过程中，先匹配到相同的网络号，才会去找对应的主机。
除了寻址能力，IP协议还有另一个重要的能力就是路由。
1）实际场景中，两台设备并不是用一条网线连接起来的，而是通过很多网关、路由器、交换机等众多网络设备连接起来的，那么就会形成很多条网络的途径，因此当数据包到达一个网络节点，就需要通过算法决定下一步走哪条路径。
2）所以，IP协议的寻址作用是告诉我们去往下一个目的地该朝哪个方向走，路由则是根据下一个目的地选择路径。寻址更像在导航，路由更像在操作方向盘。

数据链路层

实际场景中，网络并不是一个整体，比如你家和我家就不属于一个网络，所以数据不仅可以在同一网络中设备间进行传输，也可以跨网络进行传输。
1）一旦数据需要跨网络传输，就需要有一个设备同时在两个网络当中，这个设备一般是路由器，路由器可以通过路由表计算出下一个要去的IP地址。
那问题来了，路由器怎么知道这个IP地址是哪个设备的呢？
1）于是，就需要有一个专门的层来标识网络中的设备，让数据在一个链路中传输，这就是数据链路层（Data Link Layer），它主要为网络层提供链路级别传输的服务。
每一台设备的网卡都会有一个MAC地址，它就是用来唯一标识设备的。路由器计算出了下一个目的地IP地址，再通过APP协议找到该目的地的MAC地址，这样就知道这个IP地址是哪个设备的了。