内容来源于飞天闪客，讲的非常通俗易懂。
网络是怎么传输的？
集线器（物理层）
两台电脑之间想要通信，可以直接通过一条网线进行连接。但是随着网线的增加，每台电脑的线太过混乱，不好管理。
所以就有了集线器这样的设备，把各自的网线都插到这个设备上，再由这个设备做个转发，这样网线多的问题就解决了。
集线器会将传进来的包转发到所有出口。这样的话存在一个问题，不知道包是谁发给谁的。每个设备都有自己的mac物理地址，是网络硬件的唯一标识符，传输的包中需要再加上数据链路层头部源mac地址和目标mac地址。
当然，这个时候，其他电脑其实还是可以看到不属于自己的包的数据的内容，所以就有了新的需求：将包只发给一个设备就好了，也就衍生出了更加智能的集线器：交换机。
交换机（数据链路层）
交换机内部维护着一张mac地址表，记录了每个设备的mac地址和对应的交换机端口号。包在传递的时候就会根据包信息，将包数据传输给对应的端口。
但是最开始的时候mac表是空的，是怎么样一点点维护起来的呢？
一开始的时候交换机就是一个集线器，不过它知道学习，把流经自己的数据包携带的信息记录下来了，然后就学习到对应的mac映射表：
这基本就是现在常用的单交换机的形式，但是交换机的端口也不够用了怎么办呢？于是就有了多个交换机之间的通信。
这个时候一个端口对应的mac地址也就会变多了，所以要维护的mac地址表也就会逐渐增加，此时应该怎么办呢？
那这时就又有了新的设备了，在交换机与交换机之间连接一个新的设备。没错，就是大家非常常见的路由器了。
路由器（网络层）
它的功能就是作为一台独立的mac地址设备，将数据包作一次性转发。路由器每个端口都是独立的mac地址。
左边的端口6对应路由器的mac地址，那问题是端口6的数据怎么先发给路由器的呢（原本是要发给E,F,G,H这四个设备的）？
此时就引入了ip地址的概念了，192.168.0.1。此时我们再来看完整的发布过程：
一包数据除了需要加上数据链路层头部源mac，目标mac，还需要加上网络层头部源ip，目标ip的信息。
A与B通信时，直接可以通过交换机获得信息，通过源mac和目标mac就可以传递。
A与C通信时，A需要先把数据发给路由器，然后再转交给C。
A要给C，过程中先给到路由器，所以数据链路层的目标mac要是路由器的mac地址，网络层的ip必须是A的ip到C的ip。
先看传给路由器的时候，数据是：
由于数据先给路由器，此时的目标mac和目标ip对应如上所示。接下来路由器给到C的时候，有个神奇的过程，它会把目标mac自动变成目标ip对应的mac地址。
第一个问题
如果A给C发送数据，怎么知道需要路由器转发数据呢？
这里就涉及到子网 的概念，如果源ip与目标ip在同一个子网，直接将包通过交换机 发出去。如果源ip与目标ip不在同一个子网，就会交给路由器 去处理。是否在同一个子网又是通过掩码去判断的。
子网掩码常用255.255.255.0，将原ip与掩码进行与运算，相等就是同一个子网。
第二个问题
A怎么知道哪个是路由器的呢？
有一个默认网关的概念，默认网关就是一个ip地址。当遇到不是在同一个子网的电脑时，先把包发给默认网关对应的ip地址，所以就会先给路由器的ip地址。
第三个问题
数据包在发送时是需要mac地址和ip地址的，现在虽然有了ip的相关数据了，但是没有mac地址。
此时是一个叫ARP协议的东西，这个机制会把ip与mac地址进行对应，同样，需要先进行一次映射。这个协议是广泛使用的，交换机和路由器都会要通过ARP协议维护一个ip与mac的映射表。
第四个问题
路由器怎么把包再往下传递呢？
对于交换机来说，还有一个路由表，对应的是ip和端口，把目标ip范围得到，查表得到端口。当然也是存在ARP协议的，将mac地址获取到。
完整的数据包的传输过程
电脑视角
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首先要知道我的ip和对方的ip。
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通过子网掩码判断我们是否在同一个子网。
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在同一个子网就通过arp获取对方mac地址直接扔过去。
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不在同一个子网就通过arp获取默认网关的mac地址直接扔过去。
arp缓存表：用于缓存ip地址和mac地址的映射关系。
交换机视角
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我收到的数据包必须有目标mac地址。
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通过mac地址表查映射关系。
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查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去。
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查不到就所有端口都发出去。
mac地址表：用于映射mac地址和它的端口。
路由器视角
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我收到的数据包必须有目标ip地址。
-
通过路由表查映射关系。
-
查到了就按照映射关系从我的指定端口发出去。
-
查不到则返回一个路由不可达的数据包。
路由表：用于映射ip地址和它的端口。
路由器中也有arp缓存表，用于缓存ip地址和mac地址的映射关系。
小结
网络层（IP协议）本身没有传输包的功能。
包的实际传输时委托给数据链路层，也就是以太网中的交换机来实现的。
网络是怎么可靠的？
传输层头部包括源端口，目标端口。
加上端口号之后，就从主机和主机之间的通信变成了进程和进程之间的通信。
A怎么知道包丢了？
让B告诉A。
丢了怎么办？
重传。
重传机制
ARQ(automatic repeat request，自动重传请求)
停止等待式
A发送数据包，只有等A收到了B的ACK反馈，才继续发下一个包。如果等待反馈时间很久，则认为数据包丢失，需要进行重传。这种方式可以保证数据传输可靠性，但也存在问题，即数据传输效率太低。
累计确认式
A连续发送数据包，B收到数据包后回复ack号，表示已经收到ack号之前的数据包，下一个A应该发的序号是ack。这种方式可以提高数据传输效率，但也存在问题，如果A发送数据速率过快，B接收数据速率不够时会出现堵塞等问题。
滑动窗口
假如B给A传回来的窗口大小为5，当A不断发送数据包时，已发送的最后一个序号就往右边移动，直到碰见了窗口的上边界，此时A就无法继续发包，达到了流量控制。在A发包的同时，A也会不断收到来自B的确认包，此时整个窗口就会往后移动，因此上边界也往右移动，A就能发更多的数据包了。
A和B的收发能力决定了滑动窗口的大小，网络环境的好坏决定了拥塞窗口的大小。
后退N步式
优点：A连续发送数据提高了系统的吞吐量。
缺点：由于B仅按序接收数据，那么在重传时又必须把原来已正确传送过的数据进行重传(仅因为这些数据分组之前有一个数据分组出了错)。
选择重发式
优点：信道利用率最高，对时延敏感性低。
缺点：序列号需要维护，对序列号传输要求高，存储空间开销大。
建立连接-TCP三次握手
存在问题：B服务器可能还没有做好准备，A客户端就开始发消息，这样就算A发了B也收不到。
建立一个 TCP 连接需要"三次握手"，缺一不可：
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第一次握手 (SYN) : 客户端向服务端发送一个 SYN（Synchronize Sequence Numbers）报文段，其中包含一个由客户端随机生成的初始序列号（Initial Sequence Number, ISN），例如 seq=x。发送后，客户端进入 SYN_SEND 状态，等待服务端的确认。
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第二次握手 (SYN+ACK): 服务端收到 SYN 报文段后，如果同意建立连接，会向客户端回复一个确认报文段。该报文段包含两个关键信息：
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SYN：服务端也需要同步自己的初始序列号，因此报文段中也包含一个由服务端随机生成的初始序列号，例如 seq=y。
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ACK (Acknowledgement)：用于确认收到了客户端的请求。其确认号被设置为客户端初始序列号加一，即 ack=x+1。
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发送该报文段后，服务端进入 SYN_RECV 状态。
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第三次握手 (ACK) : 客户端收到服务端的 SYN+ACK 报文段后，会向服务端发送一个最终的确认报文段。该报文段包含确认号 ack=y+1。发送后，客户端进入 ESTABLISHED 状态。服务端收到这个 ACK 报文段后，也进入 ESTABLISHED 状态。
至此，双方都确认了连接的建立，TCP 连接成功创建，可以开始进行双向数据传输。
断开连接-TCP四次挥手
断开一个 TCP 连接则需要"四次挥手"，缺一不可：
- 第一次挥手 (FIN) :当客户端（或任何一方）决定关闭连接时，它会向服务端发送一个 FIN （Finish）标志的报文段，表示自己已经没有数据要发送了。该报文段包含一个序列号 seq=u。发送后，客户端进入 FIN-WAIT-1 状态。
- 第二次挥手 (ACK) :服务端收到 FIN 报文段后，会立即回复一个 ACK 确认报文段。其确认号为 ack=u+1。发送后，服务端进入 CLOSE-WAIT 状态。客户端收到这个 ACK 后，进入 FIN-WAIT-2 状态。此时，TCP 连接处于**半关闭（Half-Close）**状态：客户端到服务端的发送通道已关闭，但服务端到客户端的发送通道仍然可以传输数据。
- 第三次挥手 (FIN) :当服务端确认所有待发送的数据都已发送完毕后，它也会向客户端发送一个 FIN 报文段，表示自己也准备关闭连接。该报文段同样包含一个序列号 seq=y。发送后，服务端进入 LAST-ACK 状态，等待客户端的最终确认。
- 第四次挥手 :客户端收到服务端的 FIN 报文段后，会回复一个最终的 ACK 确认报文段，确认号为 ack=y+1。发送后，客户端进入 TIME-WAIT 状态。服务端在收到这个 ACK 后，立即进入 CLOSED 状态，完成连接关闭。客户端则会在 TIME-WAIT 状态下等待 2MSL （Maximum Segment Lifetime，报文段最大生存时间）后，才最终进入 CLOSED 状态。
只要四次挥手没有结束，客户端和服务端就可以继续传输数据！
网络是怎么保证安全的？
对称加密
加密和解密使用相同密钥。
非对称加密
加密和解密使用不同密钥。
公钥加密，私钥解密，可以实现消息的保密传输，即无法被偷看到。
私钥加密，公钥解密，可以防止消息被篡改。
中间人攻击
中间人通过传过来的公钥、对称加密的密钥、伪造的公钥可以篡改加密解密过程，获取到通信密钥，可以解析传输的内容。
可靠的第三方
为了防止公钥B被篡改，可以把公钥B交给可信的第三方CA，第三方用自己的私钥X加密，就是做了一个数字签名。发送方再把数字签名和公钥B发给接收方，接收方通过第三方的公钥Y解密，可以拿到公钥B，也可以和发送方的公钥B进行对比，查看是否被篡改。如果被篡改，则拒绝后续交互。