问题一：TCP/IP为什么采用分层的结构

TCP/IP协议簇在《TCP/IP 详解卷一：协议》上分为四层，分别为：链路层，网络层，传输层，应用层。经过查找资料，目前共识最多的是五层模型，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层。从OSI七层模型演变而来，五层模型中应用层囊括了OSI的表示层和会话层。对于初学者很容易想当然的认为应用层是第一层，正确的是第一层是物理层，应用层是第七层。采用分层结构是将复杂的问题分成一个个相对简单的小问题，每层实现相应的功能，模块化的设计在后面的应用中更容易扩展，实现起来也相对容易。

问题二：为什么说传输层提供端到端的服务，网络层是点到点的服务

传输层上的协议主要有TCP和UDP，拿TCP举例，TCP接受应用层的数据，将数据封装成一个个的TCP报文段，经过三次握手后将数据发送到接收端，TCP协议采用很多机制，比如确认，重传等保障数据能可靠地到达接收端，具体在网络中怎么传输怎么选路传输层不管这些，所以TCP提供的是一个端到端的服务。网络层的的协议主要是IP协议，主要功能是通过路由选择算法为分组通过通信子网提供适当的路径，实现网络互连。网络中的每一个路由器都不知道完整的路径，IP选路关心的是下一跳的路由选择，将IP数据报送到下一跳的路由中，如此下去，直到到达接收端，所以说网络层提供时点到点的服务。

问题三：怎么确定IP分片中的第一片和分片需要注意的地方

通过IP首部中的片偏移字段和标志字段中的more fragments（直面翻译是更多片，当有分片发生时，最后一片该为置0，前面的为1）来确定，第一片的片偏移为0，more fragments为1，由此可以唯一确定IP分片中的第一片分组。

IP的分片每片的标识字段是一样的，到达接收端后通过标识字段和偏移量来进行重组。打个比方，要发送一本书过去，标识字段就好比每页的页码，一页内容分三组发送，每组的标识字段都是一样的。其次任何运输层的首部只出现在第一片的数据中，这个要特别注意。

问题四：ARP协议的理解

ARP协议是地址解析协议，功能是将IP地址到对应的MAC地址之间提供动态的映射。那什么时候会用到ARP协议呢？在网络层数据封装成IP数据报之后，传输到链路层，链路层将数据封装成帧，在以太网的封装中，要填入接收端的MAC地址，首先会在本机的ARP缓存表中查找有没有IP对应的MAC地址，如果没有找到，这时候主机就会发送ARP请求给以太网上的每个主机。询问的内容是如果谁的IP地址与请求报文中的IP地址对应，那么请告诉我你的MAC地址。

该部分还有免费ARP和代理ARP。免费ARP有两个作用，一是可以找出IP冲突的问题，二是若主机更换了网卡，对于收到免费ARP请求的主机会将最新的MAC地址更新到缓存表中。对于代理ARP这个也是有前提的，只有在默认路由没有设置和路由器有代理ARP功能的时候，代理ARP才会发生作用。

问题五：路由表中关键的有哪几项

路由表的表项主要有：目标网络，网络掩码，网关（下一跳），接口，跃点数。IP选路时根据路由表进行选路，确定下一步往哪发。初学者也有一个误区，会认为匹配路由表是从上往下匹配。正确是从最长的网络掩码开始匹配的。先与网络掩码相与，在匹配对应的目标网络。若都没有找到，则会发往默认的路由。

问题六：TCP从哪几个方面来提供可靠性

1，UDP会将应用程序的数据一下子交给网络层，而不管数据有多大，所以UDP很容易导致IP分片。TCP尽量避免分片的发生，应用数据会被分割成TCP认为最合适发送的数据块。

2，TCP采用了对数据进行确认的机制，保证双方都能知道数据发送和接收的情况

3，TCP对首部和数据有一个校验和，这是首部一个强制的校验，而UDP的首部的校验和是可选的。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化，若收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段

4，对于每个连接TCP管理了四个定时器，分别是重传定时器，坚持定时器，保活定时器，2MLS定时器。每个定时器在特定的场景都会发挥相应的作用，TCP也是通过这四个定时器来处理数据传输过程中的特殊情况。

5，TCP利用滑动窗口，慢启动，拥塞避免等算法来进行流量的控制。

问题七：TCP连接为什么采用的是三次握手而不是四次，断开连接为什么是四次而不是三次

首先讲一下四次断开连接，也就是四次挥手，首先主动断开连接的一方发送一个FIN断开请求的报文段，接收方对此有个ACK应答，接收方应用程序关闭触发接收方发送一个FIN的断开请求报文段，然后发送方回复一个ACK，至此正常的断开结束。我们知道TCP是一个全双工的连接，任何一方都可以发数据接收数据，采用四次而不是三次是考虑到半打开的一个情况，假如发送发数据发送完毕后，触发一个FIN的请求，但是此时接收端还有数据未发送完毕，这时候接收端回复ACK后，还是会继续发送完数据，然后才会发送FIN断开的请求。所以必须要有四次挥手。

经过上面的解释，那么三次握手就容易理解了，之所以存在 3-way hanshake 的说法，是因为 TCP 是双向通讯协议，作为响应一方(Responder) 要想初始化发送通道，必须也进行一轮 SYN + ACK。由于 SYN ACK 在 TCP 分组头部是两个标识位，因此处于优化目的被合并了。所以达到双方都能进行收发的状态只需要 3 个分组。

问题八：TCP断开连接为什么要等待2MLS时间

MLS是最大报文段生存时间，标准时2分钟，但是在实际中常用是30秒，1分钟或两分钟。为什么是2MLS呢，考虑到一种情况，被动关闭的一方发送了FIN请求后，主动关闭的一方对这个请求发送ACK确认，但是假如这个ACK丢失的话，被动关闭的一方收不到这个ACK，会启动重传FIN，这时候如果主动关闭的一方不处于等待的状态，就会收不到这个重传的报文，TCP连接无法正常断开，所以启用2MLS时间，是让主动关闭的一方有足够的时间来进行对重传的确认。

再考虑一种情况，假如没有这个等待时间，立马关闭连接，启动同样的TCP连接，网络中有上次存在迟到的报文，会混入到新的连接中，对新连接造成干扰，所以等待2MLS时间，也是等待本次连接的所有报文消亡。