DNS
DNS（域名系统协议）主要是负责域名与IP地址之间的转换，当访问域名时，DNS会自动检索注册当前域名的主机的IP地址进行返回。
域名的构成
了解DNS是怎么检索之前，需要了解域名是怎么构成的。举个例子：
www.yahoo.com.cn 分别对应的是：
- 顶级域名：cn/com
- 组织机构名：yahoo
- 主机名：www
域名的结构就是一个树状结构，顶点就是根（Root），底下就是第一级域名（顶级域名）如：.com 顶级域名/一级域名，二级域名就是：baidu.com，如此类推，三级域名就是tieba.baidu.com。每一级域名下面都有一个域名服务器，每一层域名服务器注册着下一层的IP地址，对于DNS的检索数据有着至关重要的作用。
DNS查询
举个例子，当ku-sa.co.cn域中的计算机想要访问www.ietf.org的时候
- 解析器（主机）就向本域下的域名服务器进行查询
- 接收到查询的域名服务器会在数据库进行查询，找到即可返回，如果没有找到，则像上一层根服务器进行查询。
- 根服务器知道ietf.org域名服务器的地址，把域名服务器地址返回。
- ku-sa.co.cn的域名服务器会像ietf.org域名服务器请求www.ietf.org的IP地址，然后返回。
- 这样ku-sa.co.cn域中的计算机就可以和www.ietf.org建立通信。
ARP
ARP是一个以IP地址为线索，可以找到对应的MAC地址的协议。如果查找的IP地址不在同一数据链路，则会返回下一跳的路由器MAC地址。
ARP的工作机制
ARP的工作机制其实就是利用广播发送一个ARP请求包，这个包包含了想要了解其MAC地址的IP地址，当适配的主机接收到此包后ARP响应包进行返回。
如果每一次获取MAC地址都需要发送包会造成不必要的网络流量。因此，MAC地址通常都会被缓存一段时间，当到过期时间后，重新请求MAC地址后，被缓存的MAC地址即被删除。
IP地址和MAC地址缺一不可？
- 首先，我们如果第一次将信息从A端发往B端，那么信息需要从应用层到物理层一层一层进行封装，到达对端后再从物理层到应用层依次解包，拿到信息。
- A端发送的信息到了网络层的时候只能知道对方的IP地址，却不了解对方的MAC地址，到不了数据链路层，无法发送帧，所以这时我们就需要使用ARP协议，来获取到对端的MAC地址。
- 这时就有人说，为啥不直接使用IP地址，知道了对端的IP地址就可以直接发送了，是的，它确实可以识别一台主机，但是在局域网中，IP地址都是动态分配的，当你下一次发送消息时，说不定就不是这个IP地址了（分配到了新的IP地址），但是MAC地址就不存在这个问题，其序列号存在于网卡中，全球唯一，一出厂网卡上就烧录了MAC地址（48位的序列号）。那么此时有人就说光使用MAC地址不就够了，还需要IP地址干嘛？
- 其实，MAC地址种类繁杂，到处分布在世界上海量的主机上，要是光靠MAC地址来找对端，不知道路由器转发的消息得到猴年马月才能到对端手上，那么，此时IP地址的优势就体现了出来。IP地址的分配有一定的区域性，通过IP地址可以将地址进行集约。就好比你找某个地方，通过IP地址你可以找到大致的方位，如中国陕西，再通过MAC地址，找到具体地方的街道门牌号。
ICMP
ICMP主要是功能是确认IP包是否成功到达目标地址，通知在发送过程当中IP包被废弃的具体原因，改善网络等等。
举个例子：主机A给主机B发送数据包，但由于主机B关机了无法发送，那么主机B所连接的路由器B就会给主机A发送一个ICMP包告诉主机A究竟是什么原因导致。
下面是ICMP消息类型
- 0：回送应答
- 3：目标不可达
- 4：原点抑制
- 5: 重定向或改变路由
- 8: 回送请求
- 9: 路由器公告
- 10: 路由器请求
- 11: 超时
- 17: 地址子网请求
- 18：地址子网应答
ICMPv6
ICMPv6对于IPv6来说是必不可少的。在IPv6中，从IP地址寻找MAC地址的ARP变成了ICMPv6中的邻居探索。邻居搜索消息融合了ARP、ICMP重定向以及ICMP路由器选择消息等功能，设置融合了DHCP自动分配IP地址的功能。
DHCP
DHCP主要是为了实现自动设置IP地址、统一管理IP地址分配，也就是即插即用。
DHCP工作机制
- DHCP客户端发送DHCP发现包，由于IP地址尚未确定，所以DHCP发现包的地址为广播地址。
- 管理员在DHCP服务器上设置可分配的IP地址、默认地址以及子网掩码。然后DHCP服务端（路由器）通知可以使用的网络设置。
- DHCP客户端广播其他DHCP客户端通知想要使用的IP地址。
- DHCP服务端通知DHCP客户端允许配置。
DHCP中继器
一般家庭可使用路由器充当DHCP服务端，但在大型的网络中，如果需要给每个路由器都配置可分配的IP地址范围，会变得难以维护。这时可以使用DHCP中继器进行统一管理，DHCP客户端会向DHCP中继器发送DHCP请求包，当DHCP接受到这个包后会以单播的形式发给DHCP服务器。服务器会向DHCP中继器作出应答，并由中继器将包返回DHCP客户端。
NAT
NAT是用在本地网络中使用私有地址，而在连接互联网的时候就使用全局IP地址的技术。
NAT工作机制
如果10.0.0.10的主机要和163.221.120.9通信，在通过NAT路由器的时候会被转化为全局IP地址202.224.137.34进行通信，而当包返回时，会把地址转化为10.0.0.10再进行转发。
但这样子全局地址明显是浪费的，所以这时候就使用NAPT解决。即是在请求的时候带上端口号，10.0.0.10:8082和10.0.0.10:8083都需要与外界通信，在通过NAPT转化的时候，全局地址既变成202.224.137.34:8082和202.224.137.34:8082进行通信。
写在最后
IP层说完啦啦啦啦
图解TCP/IP
这会作为最近的一个长期目标不定期更新。
