初識協議概念
語言是一種工具，只有具有相同語言的人，才能在彼此之間進行交流。同理，協議就像一種規則，只有基於相同規則的事物，才能進行彼此之間的通信。今天所說的網絡協議，亦不過如此。
協議有三要素：
- 語法：內容要符合規則和形式
- 語義：內容能夠代表某種意義
- 順序：先做什麼，再做什麼，這個順序要有規範
下面就是一個符合三要素的例子
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 27 Mar 2010 17:50:26 GMT
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Content-Language: zh-CN
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初識請求流程
首先我們先來看通過瀏覽器發送一次請求，需要經過的流程。在這個流程之中，我們就能大概瞭解一次請求所涉及的網絡協議。
請求流程：
- 當我們在瀏覽器輸入一個URL，併發起請求時候，瀏覽器首先會去DNS（地址協議本）或者HTTPDNS中去尋找其真正的IP地址。拿到真正的IP地址，就會開始去打包它的請求。這個請求會涉及到HTTP和HTTPS（加密）協議。DNS和HTTP協議所在的層就稱爲應用層。
- 經過了應用層之後，接下來來到傳輸層，傳輸層主要有兩種協議：TCP/UDP。TCP是面向連接的，會保證這個包發送到目的地，這個是比較穩定的。UDP是無連接的，效率快，但是不穩定。TCP協議會監聽兩個端口，一個是瀏覽器端口，一個是服務端端口。知道IP地址你只能知道是哪臺機器，但是你的請求需要發送給對應的進程。這個就是端口號的作用了。
- 經過傳輸層封裝後，瀏覽器就會把包交給操作系統的網絡層，網絡層的協議是IP協議，這個協議裏面會包含機器的IP地址和目標的IP地址。
- 操作系統知道了目標的IP地址，這個時候就要去尋找對應這個IP的機器了，操作系統會判斷這個IP是本地的還是外地的，如果是外地的那就需要走網關。操作系統在啓動時候就會被DHCP協議配置IP地址，默認的網關IP地址是192.168.1.1。操作系統會把目標IP發送給網關，如何發呢？就需要ARP協議，通過APR協議，網關會把自己的本地地址告訴操作系統，這個本地地址就是MAC地址。
- 經過第4步之後，操作系統就將IP包給到下一層，也就是MAC層。網卡會將包發出去，這個包裏面包含IP和MAC地址，所以能夠到達網關。
- 網關收到這個IP包後，就會找到對應的目標IP，其實網關就是相當於一個路由器，路由表上就記錄着這個IP地址該怎麼走，這裏又會涉及到路由協議，常用的OSPF和BGP。至於這裏這個網關怎麼找到對應的IP呢？網關會把IP拆分，判斷下一跳渠道哪個路由器，最後一個路由器知道這個網絡包要去到哪個地方，會叫一聲，誰是目標IP，這個時候對應的目標IP就會回覆一個MAC地址。網絡包發送到這個MAC地址，然後就會發送給這個目標機器了。
- 目標機器發現MAC地址對上了，會把MAC頭取下來，發送給操作系統的網絡層，網絡層發現IP對上了，就會把IP頭取下來，假設這次請求是TCP協議，那麼網絡層就會在IP頭寫上封裝的是TCP協議，併發送到傳輸層。在傳輸層，對於收到的每個包，都會回覆這個包收到了，這個回覆會沿着來的方向，發生給瀏覽器。網絡包平安到達TCP層，TCP頭中就有目標的端口號，通過這個端口號就能夠找到對應的進程。
- 網絡包如果在傳送的過程中丟失了，這個發送端的TCP層會不斷重新發送請求，直到收到回覆爲止。
上述就是一個大概的請求過程，這其中涉及到多種網絡協議，還有應用層、傳輸層、網絡層、MAC層。
這裏可能有人分不清MAC地址和IP地址，形象的比喻下MAC地址就好比一個人的身份證，是獨一無二的。但是通過身份證你是找不到這個人的，所以你需要知道這個人的現居地址，也就是IP地址。
網絡分層的意義
複雜的程序都要分層處理，不僅是爲了解耦，還是爲了讓每個模塊更好的專注於它該完成的任務，也利於維護。著名的MVC模式，就是把程序拆分controller、service和dao三層，這樣維護起來就很容易。
網絡分層也是如此，不同層各司其職，但是彼此之間又相互協助。借用一個形象的比喻，網絡分層之間的協助就好比：總經理說話，經理補充幾句，主管補充幾句，員工再補充幾句。
傳輸層在工作的時候，比如TCP的三次握手，都需要IP層和MAC層協助，來把消息發送出去。因此對於網絡分層來說，可以沒有上層，但是不能沒有下層，沒有下層就運行不起來了。就好比員工都走了，那這個總經理又有何作用呢？
處理網絡包的程序中會涉及二層設備和三層設備，這裏補充下這兩個設備的概念
- 二層設備收進去整一個網絡包，然後把MAC頭摘取下來，看看是要丟棄轉發還是自己處理
- 三層設備把MAC頭摘下來，再把IP頭摘下來，看看使用丟棄轉發還是自己處理
記錄一個問題 爲啥有了ip還需要mac地址，這裏找到一些看起來比較合理的解釋：
首先：交換機本身是一個二層設備，它裏面只有處理mac地址的邏輯，而沒有處理ip的邏輯。所以需要mac地址。
其次：ip的作用是保證發送的包在網絡中傳輸，到達目標服務器所在局域網的網關。但是目標的主機ip有時候是會變化的，所以這個時候就會出現找不到目標主機的情況，所以需要一個mac地址來唯一對應一臺機器。
最後：mac地址是局域網尋址，ip地址是網絡尋址。