对于程序员来说，计算机网络的知识是很重要也很基础的。尤其是做web开发就要对http或者https很熟。有的时候涉及到域名，还会碰到跨域问题。这些其实都是计算机网络相关的知识，本篇就主要回顾下计算机网络中的重要内容：

• 1 IP地址
• 2 分层结构
• 3 网络层
• 4 传输层
• 5 应用层

IP地址

IP地址是一台机器在局域网或者公网上唯一的标识，比如最常见的我们检测本机的网络好不好使需要ping 127.0.0.1；在局域网的时候，需要设置局域网的地址，比如192.168.0.2；上网的时候，还需要配置猫...种种的操作都与IP地址有关系。

IP地址分类

IP地址的结构是这样的：0-255.0-255.0-255.0-255，但是并不是每一个ip都能随便给别人用的，IP地址大致分为五类：

这里的网络位和主机位就涉及到子网掩码的作用了....一般公司或者我们自己上网的IP都是C类的。这个C类的地址只是一个出口，内部会形成一个局域网，内部的IP就随便分类啦...只要最后数据包能从这个口发出去就行啦。

note: 127.0.0.0/8作为环回地址测试使用

回环地址

127.0.0.1是回环地址，这个应该是众所周知的。那么它到底有什么作用呢？搜索了一下知乎的答案，可以这么理解：

127.0.0.1是专门给本机用的，叫做lookback，即回环，它是一块虚拟的网卡。如果本机的两个软件进行通信，就可以直接使用127.0.0.1，这样可以避免再走一次协议栈（物理层、数据链路层、ip层），节省了大量的时间。这个地址一般配置再电脑的hosts文件里面，当然你也可以改...改完大量的软件都可能不好使了...localhost默认就是指向的这个ip地址。

分层结构

计算机网络的体系结构有几种版本，最常见的就是OSI的七层网络模型：

物理层-->数据链路层-->网络层-->运输层-->会话层-->表示层-->应用层

另外还有TCP/IP的五层结构：

物理层-->数据链路层-->网络层-->运输层-->应用层

一般TCP/IP的五层体系结构说的比较多点，就简单的描述下他们每层的作用：

1. 物理层：这一层涉及到信号的传输，比如双绞线呀、光纤啊等等
2. 数据链路层：这一层具体的传输数据类，不过是按照Mac物理地址传输的。主要涉及的问题有数据帧的封装、传输和差错检测。有个很有名的机制——CSMA/CD载波监听多点接入／碰撞检测，用来处理传输的时候传输冲突的。
3. 网络层：这一层涉及到IP到MAC的解析等，涉及到的协议有ARP、RARP、ICMP、IGMP等
4. 运输层：这个是计算机网络中最重要的一层，因为它里面有两个协议——TCP和UDP，最重要的就是他们的区别，以及TCP的三次握手、四次握手机制，以及一些拥塞控制的方法
5. 应用层：这一层的内容是与开发最接近的一层，比如DNS、FTP、HTTP、SMTP等等。

数据链路层

这一层主要负责数据帧的封装、传输和差错检测。

网络层

IP数据报

这一层是对数据报的基础封装，主要是针对分片和IP相关的内容：

协议

另外，这一层主要是几个网络协议很重要，其中包括：

ARP地址解析协议

ARP,Address Resolution Protocol 地址解析协议，是根据IP地址获取对应的物理地址。大致的流程是：

比如A主机访问B主机，对应的ip分别为ipa,ipb；对应的Mac地址为maca,macb

那么：

1. A主机现在自己机器上的路由表，查找ipb对应的macb
2. 如果找不到则广播请求，如果收到对应的应答，则记录到路由表中

这个APR的缓存一般都是在网卡中记录的。

RARP逆地址解析协议

RARP，Reverse Address Resolution Protocol 用于不知道自己IP只知道Mac地址而想要与其他主机通信的场景。原理过程与ARP差不多。

ICMP网际控制报文协议

ICMP,Internet Control Message Protocol 控制报文协议。这个协议其实日常使用非常多，比如ping和traceroute，它主要用于主机和路由之间传递控制消息。比如网络痛不痛、主机达不达、路由是否可用等等。

IGMP网际组管理协议

IGMP，Internet Group Management Protocol 组管理协议，在组播的场景下比较有用。平时接触的比较少...

单播、多播和广播

• 单播就是固定的两个ip之间的通信，比如访问网页、看看新闻等等；
• 多播一般用于局域网内的视频会议等等，可以节省流量。另外现在很火的直播技术，其实用的也是单播，而非组播。因为组播目前公网没有开放，应该是运营商利益问题或者是安全角度考虑吧
• 广播一般也是在局域网内，比如某个具有探测功能的集群，一般会采用这种方法。

V**

V**的全称是Virtual Private Network，是在公网上建立的专用网络，通过复杂的加密手段，可以实现目标地址的远程访问。比如一般的公司，都会开启V**，这样你放假在家有事情也可以直接连公司的V**，就像在公司一样进行办公。

常用的端口号

传输层

UDP

UDP, User Datagram Protocol 中文是用户数据报协议。是一种不需要进行连接的传输层协议，提供简单不可靠的服务，没有什么拥塞控制，这种传输协议主要就是用于音频视频的实时传输，丢包无所谓的场景。比如看足球直播，画面花一点或者停顿一下，都是无所谓的，只要后续的传输能正常继续就可以了。使用它的协议包括：TFTP、SNMP、NFS、DNS、BOOTP

特点: 无连接、尽最大努力交付、面向报文；并且没有拥塞控制、支持多种对接方式、首部开销小。

小故事: 据说很多有年代的即时通讯比如QQ底层是基于UDP为主的，主要的原因就是TCP在0几年那个网络环境很差的时代，开销太大。一旦网络发生拥塞，TCP的重传或者三次握手，都会有很大的压力。因此就采用UDP，基于应用层进行重传、乱序等机制的封装。参考资料：QQ为什么以UDP为主TCP为辅

TCP

TCP，Transmission Control Protocol 传输控制协议，它是一种面向连接、可靠的、基于字节流的传输通信协议。在可靠性方面，TCP通过超时重传以及确认机制进行传输；在流量控制方面，采用滑动窗口协议，进行窗口内的分组确认以及重传。

关于流量控制，有个很经典的机制就是——慢开始和拥塞避免，之前在做分布式日志采集的时候，想要引入这种机制来着，后来不了了之了。

TCP的连接采用三次握手机制

三次握手说起来很简单，就是A想和B建立连接，那么需要经过三个步骤：

1. A发起连接请求
2. B确认并且发起连接请求
3. A确认B的连接请求

TCP的释放采用四次握手机制

因为TCP是全双工的通信方式，即两个方向都可以传输数据。因此在释放的时候需要双向进行释放。如果只释放了单向，那么另一个方向也是可以传输数据的。步骤大致如下：

1. A发起关闭请求
2. B确认
3. B发起关闭请求
4. A确认

状态机

参考

• http://www.jianshu.com/p/ef892323e68f