- IP——互联网协议
- UDP——用户数据报协议
- 校验和
- TCP——传输控制协议
- DNS——域名系统
- OSI——开放式系统互联通信参考模型
上集提到，你的计算机和一个巨大的分布式网络连接在一起。这个网络就叫做互联网。互联网由无数互联设备构成，而且日益增多。计算机为了获取这个视频，首先要连接到局域网（Local Area Network,LAN）。你家WiFi路由器连着的所有设备，组成了局域网。局域网再连接到广域网（wide area network,WAN）。WAN的路由器一般属于你的互联网服务提供商（Internet Service Provider,ISP），比如Comcast,AT&T,Version这样的公司。广域网里，先连到一个区域性路由器，这个路由器可能覆盖一个街区。然后再连到一个更大的WAN，可能覆盖整个城市。可能再跳几次，但最终会到达互联网主干。互联网主干由一群超大型、带宽超高路由器组成。假设我们现在从YouTube上看视频，为了从YouTube获得这个视频，数据包(packet)要先到互联网主干，沿着主干到达有对应视频文件的YouTube服务器，数据包从你的计算机跳到YouTube服务器，可能要跳个10次。先跳4次到互联网主干，2次穿过互联网主干，从互联网主干出来可能再跳4次，然后到YouTube服务器。我们可以用软件traceroute来看跳了几次。以下是我们在“印第安纳波利斯”的Chad&Stacy Emigholz工作室，访问加州的DFTBA服务器的路由跳转情况。可以看到数据包从192.168.0.1跳转到104.24.109.186。
但是数据包传到过去的细节是怎么样的？如果传输时数据包被弄丢了，会发生什么？如果在浏览器中输入"DFTBA.com"，浏览器怎么知道服务器的地址是多少？
上集说过，互联网是一个巨型分布式网络，会把数据拆成一个个数据包来传输。如果要发的数据很大，数据会被拆成很多的小数据包。比如你在看的网络视频就是一个个地到达你电脑上的数据包，而不是一整个文件直接发过来。数据包（packet）想在互联网上传输，要符合“互联网协议”(Internet Protocol)的标注，简称IP。就像邮寄手写信一样，邮寄是有标准的，每封信需要写一个地址，而且地址必须是独特的，而且大小和重量是有限制的。违反这些规定，信件就无法送达。IP数据包也是如此。
因为IP是一个非常底层的协议，按照此协议传输的数据包的头部（或者说前面）只有目标地址——头部存“关于数据的数据”也叫做元数据(metadata)。这意味着当数据包到达对方电脑是，对方并不注意到把包交给哪个程序——是交给Skype还是使命召唤？因此需要在IP之上，开发更高级的协议。这些协议里，最简单最常见的叫“用户数据包协议”(User Datagram Protocol)，简称UDP。UDP也有头部，这个头部位于数据的前面，头部里包含着有效的信息。信息之一是端口号，每个想访问网络的程序都要向操作系统申请一个端口号。比如Skype会申请端口3478，当一个数据包到达时，接收方的操作系统会读UDP头部，读里面的端口号。如果看到端口号是3478，就把数据包交给Skype。
总结：IP负责把数据包送到正确的计算机，UDP负责把数据包送到正确的程序。
UDP头部里还有“校验和”(checksum)，用于检查数据是否正确。正如校验和这个名字所暗示的，检查方式是把数据求和来对比。以下是一个简单的例子。
假设UDP数据包里原始数据是89 111 33 32 58 41，在发送数据包前，电脑会把所有数据加在一起，计算出“校验和”：89+111+33…以此类推，得到364，这就是校验和。UDP中，“校验和”以16位形式存储（16个0或者1）。如果算出来的和，超过了16位所能表示的最大值，高位数就会被扔掉，保留低位。当接收方电脑收到这个数据包，它会重复这个步骤并把所有数据加在一起，89+111+33…以此类推。如果结果和头部中的校验和一致，代表一切正常。如果不一致，数据肯定坏掉了。
如果不一致，数据肯定坏掉了。也许是传输时碰到了功率波动，或者电缆出故障了。不幸的是，UDP不提供数据修复或数据重发的机制，接收方知道数据损坏后，一般只是扔掉。而且，UDP无法得知数据包是否到达。发送方发了之后，无法得知数据包是否到达目的地。有些程序并不在意这些问题，因为UDP又简单又快。拿Skype举例，它用UDP来做视频通话，能处理坏数据或者缺失数据。当网速慢的时候，Skype卡卡的，因为只有一部分数据包到了你的电脑。
对于其他一些数据，这个方法不适用，比如发邮件，邮件不能只有开头和结尾，没有中间，邮件要完整到达收件方。如果要求“所有数据必须到达”，就使用“传输控制协议”(Transmission Control Protocol，TCP)。TCP和UDP一样，头部也存在数据前面。因此人们叫这个组合TCP/IP。
就像UDP，YCP头部也有“端口号”和“校验和”。但TCP有更高级的功能，我们这里只介绍重要的几个。
- TCP数据包有序号。15号之后是16号，16号之后是17号，以此类推发上百万个数据包也是有可能的。序号使接收方把数据包排成正确顺序，即使到达时间不同。哪怕到达顺序是乱的，TCP协议也能把顺序排对。
- TCP要求接收方的电脑收到数据包，并且和“校验和”检查无误后（数据没有损坏）给发送方发一个确认码，代表收到了。“确认码”简称ACK，得知上一个数据包成功抵达后，发送方会发送下一个数据包。假设这次发出去之后，没有收到确认码，那么肯定哪里错了。如果过了一段时间还没收到确认码，发送方会再发一次。
注意，数据包可能的确到了，只是确认码延误了很久，或传输中丢失了。但这并不碍事，因为收件方有序列号。如果收到重复的数据包就会删掉。还有，TCP不是只能一个包一个包地发，可以同时发多个数据包，收多个确认码，这大大增加了效率，不用浪费时间等确认码。
确认码的成功率和来回时间可以用来推测网络的拥堵程度。TCP用这个信息，调整同时发包数量，解决拥堵问题。
简单来说，TCP可以处理乱序和丢失数据包，丢了就重发，还可以根据拥挤情况自动调整传输率。相当厉害。既然TCP这么厉害，还有人用UDP吗？TCP最大的缺点是那些“确认码”数据包把数量翻了一倍，但是并没有传输更多信息。有时候这种代价是不值得的，特别是对时间要求很高的程序，比如在线射击游戏，如果你玩游戏很卡，你也会觉得这样不值！
DNS——域名系统当计算机访问一个网站时，需要两个东西：1.IP地址；2.端口号。比如172.217.7.238的80的端口时谷歌的IP地址和端口号。在浏览器输入172.217.7.238:80就可以进入谷歌首页。有了这两个东西就能访问正确的网站，但记一长串数字很讨厌，而google.com比一长串数字更好记。所以互联网有个特殊服务，负责把域名和IP地址一一对应。就像专为互联网的电话簿，它叫做“域名系统”(domain name system)，简称DNS。
DNS的运作原理如下。在浏览器输入youtube.com。浏览器会访问DNS服务器，它的IP地址是多少。一般DNS服务器是互联网提供商提供的。DNS会查表，如果域名存在，就返回对应IP地址到你的浏览器。如果域名不存在，浏览器就会提示DNS错误。
如果你输入的是有效地址，比如YouTube.com，DNS按理会返回一个地址。然后浏览器会给这个IP地址发TCP请求。
如今有三千万个注册域名，所以为了更好管理，DNS不是存成一个超长超长的列表，而是存成树状结构。顶级域名（简称TLD）在最顶部，比如.com和.gov。下一层是二级域名，比如.com下面有google.com和dftba.com。再下一层叫子域名，比如image.google.com,store.dftba.com。
这个结构非常大，二级域名和子域名散布在很多DNS服务器上。不同服务器负责树的不同部分。
过去两集里，我们讲了线路里的电信号，以及无线网络里的无线信号。这些叫做“物理层”(physical layer)。而“数据链路层(data link layer)”负责操控“物理层”。数据链路层有：媒体访问控制地址(MAC)，碰撞检测、指数退避以及一些其他底层协议。再上一层是“网络层”(network layer)，负责各种报文交换和路由。而今天我们讲了“传输层”(transport layer)里的一大部分，比如UDP和TCP这些协议，负责在计算机之间进行点到点的传输，而且还会检测和修复错误。我们还讲了一点点“会话层”(Session Layer)。会话层会使用TCP和UDP来创建连接，传递信息然后关掉连接。这一整套就叫做“会话”(session)，查询DNS或者看网页的时候就会发生这一套流程。
这是开放式系统互联通信参考模型(OSI)的底下5层，这个概念性框架把网络通信划分成多层，每一层处理各自的问题。如果不分层，直接从上到下混在一起实现网络通信，是完全不可能的。OSI模型还有两层，“表示层”和“应用程序层”。其中有浏览器，Skype,Html解码，在线看电影等等。
抽象使得科学家和工程师能分工同时改进多个层，不被整体复杂度难倒。
