TCP/IP协议族体系结构以及主要协议
TCP/IP协议族是一个四层协议系统，每一层完成不同的功能，通过若干协议来实现，上层协议使用下层协议提供的服务
1.1数据链路层
【１】数据链路层实现了网卡接口的网络驱动程序，以处理数据在物理媒介上的传输。
【２】常用的两个协议：ARP（Address Resolve Protocol, 地址解析协议）RARP（Reverse Address Resolve Protocol, 逆地址解析协议）；它们实现了IP地址和机器物理地址之间的相互转换。
为什么要进行地址转换？
网络层使用IP地址寻找一台机器，而数据链路层使用物理地址寻找一台机器，因此网络层只有现将目标机器的IP地址转化成物理地址，才能使用数据链路层提供的服务。
1.2网络层
【１】网络层实现数据包的选路和转发。WAN(广域网)通常使用众多分级的路由器来连接分散的主机或LAN(局域网)，因此，通信的两台主机一般不是直接相连的，而是通过多个中间节点连接的。网络层的任务就是选择这些中间节点，确定两台主机之间的通信路径。
【２】最核心的协议：IP协议（Internet Protocol， 因特网协议）：根据数据包的目的IP地址来决定如何投递它。 ICMP协议（Internet Control Message Protocol, 因特网控制报文协议）：它是IP协议的重要补充，主要用于检测网络连接。
ICMP报文格式：
８位类型用于区分报文类型，分为两大类：一类是差错报文，另一类是查询报文。
16位校验对整个报文进行循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check, CRC),以检验报文在传输过程中是否损坏。
ps: ICMP协议并非严格意义上的网络层协议，因为它使用处于同一层的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）
1.3传输层
【１】传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。
【２】主要协议：TCP协议、UDP协议、SCTP协议
TCP：为应用层提供可靠的，面向连接的和基于流的服务。
UDP：为应用层提供不可靠的，无连接的和基于数据报的服务。
SCTP：为了在因特网上传输电话信号而设计的。
1.4应用层
【１】应用层负责处理应用程序的逻辑。
【２】协议：telnet协议：远程登录协议、OSPF协议：动态路由更新协议、DNS协议：机器域名到IP地址的转换。
2.封装
应用程序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（有时还包括尾部信息），这个过程称为封装。
经过TCP封装后的数据称为TCP报文段
经过UDP封装后的数据称为UDP数据报
经过IP封装后的数据称为IP数据报
经过数据链路层封装的数据称为帧：帧的最大传输单元（Max Transmit Unit, MTU）.即帧最多能携带多少上层协议数据，通常受到网络类型的限制。例如下图以太网帧的MTU是１５００字节，因此过长的数据报可能需要被分片传输。
3.分用
当帧到达目的主机时，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，以获取信息，并最终将处理后的帧交给目标应用程序，这个过程称为分用。
4.ARP协议工作原理
ARP协议能实现任意网络层地址到任意物理地址的转换，我们仅讨论从IP地址到以太网地址（MAC地址）的转换。其工作原理是：
主机向自己所在的网络广播一个ARP请求，该请求包含目标机器的网络地址。此网络上的其他机器都将收到这个请求，但只有被请求的目标机器会回应一个ARP应答，其中包含自己的物理地址。
4.1以太网ARP请求/应答报文详解
- 硬件类型字段定义物理地址的类型。
- 协议类型字段表示要映射的协议地址类型。
- 硬件地址长度字段和协议地址长度字段，单位为字节。
- 操作字段指出４种操作类型：ARP请求（值为１），ARP应答（值为２），RARP请求（值为３）和RARP应答（值为４）。
- 最后４个字段指定通信双方的以太网地址和IP地址。
发送端填充除目的端以太网地址外的其他３个字段，以构建ARP请求并发送。接收端发现该请求的目的端IP地址是自己，就把自己的以太网地址填进去，然后交换两个目的端地址和两个发送端地址，以构建ARP应答并返回。
4.2ARP高速缓存的查看和修改
【１】通常，ARP维护一个高速缓存，其中包含经常访问或最近访问的机器的IP地址到物理地址的映射，这样就避免了重复的ARP请求，提高了发送数据包的速度。
【２】Linux下可以使用arp命令来查看和修改ARP高速缓存
arp -d //删除ARP缓存
arp -s //添加ARP缓存
5.DNS工作原理
5.1DNS查询和应答报文详解
【１】DNS是一套分布式的域名服务系统。每个DNS服务器上都存放着大量的机器名和IP地址的映射，并且是动态更新的。
【２】DNS查询和应答报文的格式
- １６位标识字段用于标记一对DNS查询和应答
- １６位标志字段用于协商具体的通信方式和反馈通信状态
- 接下来的４个字段则分别指出DNS报文的最后４个字段的资源记录数目
5.2Linux下访问DNS服务
【１】要访问DNS服务，首先要知道DNS服务器的IP地址。Linux使用/etc/resolv.conf文件来存放DNS服务器的IP地址。
【２】Linux下一个常用的访问DNS服务器的客户端程序host，比如，向DNS服务器查询机器www.baidu.com的IP地址：
host命令的输出：机器名www.baidu.com是www.a.shifen.com的别名，并且该机器名对应两个IP地址。