本文轉載自實驗樓:TCP/IP簡介
TCP/IP 背景和介紹
上世紀 70 年代，隨著計算機技術的發展，計算機使用者意識到：要想發揮計算機更大的作用，就要將世界各地的計算機連接起來。但是簡單的連接是遠遠不夠的，因為計算機之間無法溝通。因此設計一種通用的“語言”來交流是必要可少的，這時 TCP/IP 協議就應運而生了。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是傳輸控制協議和網絡協議的簡稱，它定義了電子設備如何連入因特網，以及數據如何在它們之間傳輸的標準。
TCP/IP 不是一個協議，而是一個協議族的統稱，里面包括了 IP 協議、ICMP 協議、TCP 協議、以及 http、ftp、pop3 協議等。網絡中的計算機都采用這套協議族進行互聯。
網絡協議棧架構
提到網絡協議棧結構，最著名的當屬 OSI 七層模型，但是 TCP/IP 協議族的結構則稍有不同，它們之間的層次結構有如圖對應關系：
可見 TCP/IP 被分為 4 層，每層承擔的任務不一樣，各層的協議的工作方式也不一樣，每層封裝上層數據的方式也不一樣：
(1)應用層：應用程序通過這一層訪問網絡，常見 FTP、HTTP、DNS 和 TELNET 協議；
(2)傳輸層：TCP 協議和 UDP 協議；
(3)網絡層：IP 協議，ARP、RARP 協議，ICMP 協議等；
(4)網絡接口層：是 TCP/IP 協議的基層，負責數據幀的發送和接收。
本門課程，就是從底向上分層次對 TCP/IP 的各協議做介紹。
預備知識
1.IP 地址
網絡上每一個節點都必須有一個獨立的 IP 地址，通常使用的 IP 地址是一個 32bit 的數字，被 . 分成 4 組，例如，255.255.255.255 就是一個 IP 地址。有了 IP 地址，用戶的計算機就可以發現并連接互聯網中的另外一臺計算機。
在 Linux 系統中，可以用這樣一條命令查看自己的 IP 地址：
ifconfig -a
2.域名
用 12 位數字組成的 IP 地址很難記憶，在實際應用時，用戶一般不需要記住 IP 地址，互聯網給每個 IP 地址起了一個別名，習慣上稱作域名。
域名與計算機的 IP 地址相對應，并把這種對應關系存儲在域名服務系統 DNS(Domain Name System)中，這樣用戶只需記住域名就可以與指定的計算機進行通信了。
常見的域名包括 com、net 和 org 三種頂級域名后綴，除此之外每個國家還有自己國家專屬的域名后綴（比如我國的域名后綴為 cn）。目前經常使用的域名諸如百度（www.baidu.com）、Linux 組織（www.lwn.net）等等。
我們可以使用命令”nslookup”或者“ping”來查看與域名相對應的 IP 地址，由于實驗樓網絡限制，我們可以使用ping git.shiyanlou.com
查看。
例如：
關于域名與 IP 地址的映射關系，以及 IP 地址的路由和發現機制，將在后續章節進行詳細的說明。
3.MAC 地址
MAC（Media Access Control）地址，或稱為物理地址、硬件地址，用來定義互聯網中設備的位置。
在 TCP/IP 層次模型中，網絡層管理 IP 地址，鏈路層則負責 MAC 地址。因此每個網絡位置會有一個專屬于它的 IP 地址，而每個主機會有一個專屬于它 MAC 地址。
4.端口號
IP 地址是用來發現和查找網絡中的地址的，但是不同程序如何互相通信呢，這就需要端口號來識別了。如果把 IP 地址比作一間房子 ，端口就是出入這間房子的門。真正的房子只有幾個門，但是端口采用 16 比特的端口號標識，一個 IP 地址的端口可以有 65536（即：2^16）個之多！
服務器的默認程序一般都是通過人們所熟知的端口號來識別的。例如，對于每個 TCP/IP 實現來說，SMTP（簡單郵件傳輸協議）服務器的 TCP 端口號都是 25，FTP（文件傳輸協議）服務器的 TCP 端口號都是 21，TFTP(簡單文件傳輸協議)服務器的 UDP 端口號都是 69。任何 TCP/IP 實現所提供的服務都用眾所周知的 1－1023 之間的端口號。這些人們所熟知的端口號由 Internet 端口號分配機構（Internet Assigned Numbers Authority, IANA）來管理。
5、封裝和分用
封裝：當應用程序發送數據的時候，數據在協議層次當中從頂向下通過每一層，每一層都會對數據增加一些首部或尾部信息，這樣的信息稱之為協議數據單元（Protocol Data Unit，縮寫為PDU），在分層協議系統里，在指定的協議層上傳送的數據單元，包含了該層的協議控制信息和用戶信息。如下圖所示：
物理層（一層）PDU指數據位（Bit）
數據鏈路層（二層）PDU指數據幀（Frame）
網絡層（三層）PDU指數據包（Packet）
傳輸層（四層）PDU指數據段（Segment）
第五層以上為數據（data）
分用：當主機收到一個數據幀時，數據就從協議層底向上升，通過每一層時，檢查并去掉對應層次的報文首部或尾部，與封裝過程正好相反。
6.RFC
RFC（Request for Comment）文檔是所有以太網協議的正式標準，并在其官網上面公布，由 IETF 標準協會制定。大量的 RFC 并不是正式的標準，出版的目的只是為了提供信息。RFC 的篇幅不一，從幾頁到幾百頁不等。每一種協議都用一個數字來標識，如 RFC 3720 是 iSCSI 協議的標準，數字越大說是 RFC 的內容越新或者是對應的協議（標準）出現的比較晚。
所有的 RFC 文檔都可以從網絡上找到，其官網為IETF。在網站上面可以通過分類以及搜索快速找到目標協議的 RFC 文檔。目前在 IETF 網站上面的 RFC 文檔有數千個，但是我們不需要全部掌握，在工作或學習中如果遇到可以找到對應的解釋，理論與實際結合會有更好地效果，單純閱讀 RFC 的效果一般。
