互联网的核心是一系列的协议，总称为“互联网协议”，它们对电脑如何连接和组网做出了详尽的规定，理解了这些协议，就理解了互联网的原理。
互联网的实现，分为好几层，每一层都有自己的功能，每一层都依靠下一层的支撑。
用户接触到的只是最上面的一层，根本感觉不到下面的层。
理解互联网，要从最下面的层开始，自下而上地理解每一层的功能。
如何分层有不同的模型，这里分为5层，即：
应用层，
传输层，
网络层，
链接层，
实体层
越下面的层越靠近硬件，越上面的层越靠近用户。
各层的名字并不重要，只要知道互联网分为若干层就好。
每一层都是为了完成一种功能，为了实现这些功能，就需要大家遵守共同的规则，大家都遵守的规则，就叫做协议。
互联网的每一层都定义了很多协议，这些协议的总称，就叫做互联网协议。它们是互联网的核心。
从下面的层开始学习。
一.实体层
电脑要组网，第一件事当然就是把它们先连接起来。可以用光缆，电缆，双绞线，无线电波等方式。
即实体层就是把电脑连接起来的物理手段，它主要规定了网络的电器特性，作用是负责传送0和1的电信号。
二.链接层
3.1 定义
单纯的0和1没有任何意义，必须规定解读方式：多少个电信号算一组？每一个信号位有什么意义？
这就是链接层的功能，它在实体层的上方，确定了0和1的分组方式。
3.2 以太网协议
早期的时候，每家公司都有自己的电信号分组方式，一种叫做“以太网“的协议逐渐占据了主导地位。
以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫做帧，分为标头（head）和数据（data）。
“标头”包含数据包的一些说明项，比如发送者，接收者，数据类型等等；
“数据”则是数据包的具体内容。
标头的长度固定为18字节，数据的长度最小为46字节，最大为1500字节，所以整个帧的长度最短为64字节，最长为1518字节，
如果数据很长，必须分为多个帧进行发送。
3.3 MAC地址
上面提到，以太网的标头包含发送者和接收者的信息，那么发送者和接收者是如何标识的呢？
以太网规定，连入网络的所有设备都必须有“网卡”接口。
数据包必须从一块网卡传送到另一块网卡，网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这就叫做MAC地址。
每块网卡出场的时候，都有一个全世界独一无二的ＭＡＣ地址，长度是４８个二进制位，通常用１２位１６进制数表示。
前 6 个十六进制数是厂商编号，后 6 个是该厂商的网卡流水号。有了 MAC 地址，就可以定位网卡和数据包的路径了。
3.4 广播
定义地址只是第一步，后面还有很多步骤。
首先，一张网卡怎么会知道另一张网卡的地址？
解决这个问题用到的是一种ARP协议，这个之后学习，这里只需要知道，以太网数据包，必须知道接收方的MAC地址，然后才能发送。
其次，就算有了MAC地址，系统怎样才能把数据包准确的送到接收方呢？
以太网采用了一种很原始的方法，它不是把数据包准确送到接收方，而是向本网络内所有的计算机发送数据包，让每台计算机自己判断，自己是否为接收方。
上图中,1号计算机向2号计算机发送了一个数据包，同一个子网中的3，4，5号计算机都会收到这个数据包，它们读取包的标头，找到接收方的MAC地址，然后
和自身的MAC地址相比较，如果相同，就接受这个包，然后做进一步的处理，否则就丢弃这个包。这种发送方式就叫做广播。
有了数据包的定义方式，网卡的MAC地址，广播的发送方式，链接层就可以在多台计算机之间传送数据了。
四. 网络层
4.1 网络层的由来
以太网协议，通过MAC地址来发送数据。理论上，单单依靠MAC地址，上海的网卡就可以找到洛杉矶的网卡了，技术上是可以实现的。
但是，这样做有一个重大缺点。以太网用广播方式发送数据包，所有人员人手一包，不仅效率低，而且局限在发送者所在的子网络，也就是说，如果两台计算机不在同一个子网络，广播是传不过去的，
这样的设计是合理的，否则互联网上每一台计算机都会收到所有包，那会引起灾难。
互联网是无数子网络共同组成的一个巨型网络，很难想象上海和洛杉矶的电脑会在同一个子网络里，这几乎是不可能的。
因此，必须找到一种方法，能够区分哪些MAC地址属于同一个子网络，哪些不是。如果是同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用路由（路由是指，
如何向不同的子网络发送数据包）方式发送。然而MAC地址本身无法做到这一点，它只与厂商有关，和所处的网络无关。
这就导致了网络层的诞生。它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做“网络地址”，简称“网址”。
于是，在网络层出现后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址是管理员分配的，
她们只是随机组合在一起。
网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，再处理MAC地址。
4.2 IP协议
规定网路地址的协议，就叫做IP协议。它所定义的地址，就称作IP地址。
目前，广泛采用的是IP协议第四版，简称IPv4。这个版本规定，网络地址由32个二进制位组成。
习惯上，我们用分成四段的十进制数表示IP地址，从0.0.0.0到255.255.255.255.
互联网上的每一台计算机都会分配到一个IP地址。这个地址分为两部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。
比如IP地址 172.16.254.1，这是一个32位的IP地址，假定它的网络部分是前24位（即172.16.254），那么主机部分就是后8位（即最后面的那个1），
处于同一个子网络的电脑，他们IP地址的网络部分必定是相同的，也就是说，172.16.254.1和172.16.254.2必定是处在同一个子网络的。
但是，问题在于，单单从IP地址，我们无法判断出网络部分。如172.16.254.1，我们无法判断它的网络部分是前24位，还是前16位，甚至前28位，从IP地址上是看不出来的。
那么，怎样才能从IP地址，判断出两台计算机是否属于同一个子网络呢？这就要用到另一个参数——子网掩码。
所谓子网掩码，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部是1，主机部分全部是0，如，已知172.16.254.1的网络部分
是前24位，那么它的子网掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0
知道子网掩码，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络中。方法是将两个IP地址分别与子网掩码进行AND运算（两位数都为1，则为1，否则为0），然后比较结果是否相同，
如果相同的话，就表示它们在同一个子网络中，否则的话不是。
比如，两个IP地址172.16.254.233和172.16.254.1的子网掩码都是255.255.255.0，两者与子网掩码分别AND之后，结果都是172.16.254.0，因此它们都在同一个子网络。
总结如下：IP协议的作用主要有两个，一是为每台电脑分配一个IP地址，一是确定哪些地址处于同一个子网络。
4.3 IP数据包
根据IP协议发送的数据，就叫做IP数据包。不难想象，其中必定包含IP地址。
前面说过，以太网数据包只包含MAC地址，并不包含IP地址的栏位，是否需要修改数据定义，再添加一个栏位呢？
答案是不需要。我们可以把IP数据包，直接放进以太网数据包的“数据”部分，完全不用修改以太网的规格。这就是互联网分层的好处：上层的变动完全不涉及下层结构。
具体来说，IP数据包也分为“标头”和“数据”两个部分。
"标头"部分主要包括版本、长度、IP 地址等信息,“数据”部分则是IP数据包的具体内容。它放进以太网数据包后，以太网数据包变成这样：
IP 数据包的"标头"部分的长度为 20 到 60 字节整个数据包的总长度最大为65535字节，因此，理论上，一个IP数据包的数据部分，最长为65515字节。一个以太网数据包的数据部分，最长为1500字节，
如果IP数据包超过1500字节，那么就需要分开为几个以太网数据包分开发送了。
4.4 ARP协议
因为IP数据包是放在以太网数据包里发送的，所以我们必须同时知道两个地址，一个 是对方的IP地址，一个是对方的MAC地址。通常情况下，对方的IP地址是已知的，我们不知道它的MAC地址。
所以，需要一种机制，能够从IP地址获得MAC地址。
第一种情况，如果两台计算机不在同一个子网络，事实上是没办法获取对方MAC地址的，只能把数据包传送到两个子网络的“网关”处，让网关去处理。
第二种情况，如果两台计算机在同一个子网络，那么可以通过ARP协议去获取对方的MAC地址。ARP协议也是发出一个数据包（包含在以太网的数据包中），其中包含它所要查询的IP地址，在对方的MAC地址
这一栏，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF,表示这是一个广播地址，它所在子网络的每一台主机，都会收到这个数据包，从中取出IP地址，与自身的IP地址进行比较。如果两者相同，都做出回应，报告自己的MAC地址，否则，
丢弃这个包。
有了ARP协议之后，我们就可以得到同一个网络内的主机MAC地址，可以把数据包发送到任意一台主机上。
五. 传输层
5.1 传输层的由来
有了MAC地址和IP地址，我们就可以在互联网上任意两个主机之间建立通信。
接下来的问题是，同一台主机上，有很多程序都需要用到网络，例如，你一边浏览着网页，一边和朋友在线聊天。当一个包发过来的时候，你怎么知道这个数据包表示的是网页的内容还是在线聊天的内容。
也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底是供哪一个程序（进程）使用。这个参数就叫做“端口”（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发送到主机的特定端口，所以不同的程序就能
取到自己需要的数据。
端口是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0到1023的端口被系统占用，用户只能使用大于1023的端口，不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口联系。
传输层的功能，就是建立“端口到端口”的通信，相比之下，网络层就是“主机到主机”之间的通信。只要确定主机和端口，就能实现程序之间的交流。因此，Unix将主机+端口称为“套接字”（socket）。有了它，就能进行网络应用程序开发了。
5.2 UDP协议
现在，我们必须在数据包中加入端口信息，这就需要新的协议。最简单的实现叫做UDP协议，它的格式，几乎就是在数据前面，加上端口号。
UDP数据包，也是由标头和数据两部分组成。
"标头"部分主要定义了发出端口和接收端口，"数据"部分就是具体的内容。然后，把整个 UDP 数据包放入 IP 数据包的"数据"部分，而前面说过，IP 数据包又是放在以太网数据包之中的，
所以整个以太网数据包现在变成了下面这样：
UDP 数据包非常简单，"标头"部分一共只有 8 个字节，总长度不超过 65,535字节，正好放进一个 IP 数据包。
5.3 TCP协议
UDP协议的优点是比较简单，容易实现，但是缺点是可靠性差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到。
为了解决这个问题，提高网络可靠性，TCP协议就诞生了。这个协议非常复杂，但可以近似的认为，它就是有确认机制的UDP协议，每发出一个数据包，都要求确认。如果有一个数据包遗失，就收不到确认，发出方就知道
有必要重发这个数据包了。
因此，TCP协议能够确保数据不会遗失。它的缺点是过程复杂，实现困难，消耗太多资源。
TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的数据部分。TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度，不会超过IP数据包的长度，以确保当个TCP数据包不会再分割。
六. 应用层
应用程序收到传输层的数据，接下来就是要进行解读。
由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，否则根本无法解读。
应用层的作用，就是规定应用程序的数据格式。
举例来说，TCP协议可以为各种各样程序传递数据，比如email，www，FTP等。那么，必须有不同协议规定电子邮件，万维网，FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了应用层。
这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的数据部分，因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样：
以上是自下而上地讲解了整个互联网的五层结构，是从系统的角度，解释互联网是如何构成的。
整篇文章都是我在一个叫做阮一峰的网友的日志中看到的，之所以没有转载，是因为我个人的学习习惯是喜欢把学习到的东西手动做笔记，敲得和原文差不多，我不知道这样写在自己的博文合不合适，如果有什么
不妥的地方，谢谢告知。
必须要说一下，大学里学习计算机网络的时候，学得云里雾里的，作者的这篇文章真的是我见过写得最容易理解的互联网。我觉得只有真正理解并且通透的人才能把知识浅显易懂地表达出来，给作者点赞。