网络分层思想与数据的封装与解封装

网络分层思想与数据的封装与解封装

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一、网络的分层思想

我们所熟知的网络信息传输其实是一个很复杂的过程。为了能在网络发生故障时，我们能迅速的确认故障在哪个环节出了问题，这就需要将网络进行分层，将原来复杂的问题分成若干相对简单的问题逐一解决问题对应的那一层。每一层实现一定的功能，相互协作即可实现数据通信这个复杂任务。就像一个公司做项目分成好几个部门，一旦项目出错，我们能迅速的了解到是哪一个部门出现了问题。这种思想有助于将问题简单化、清晰化。

二、OSI分层模型

物理层：

物理层的主要功能就是完成相邻节点之间比特流的传输。简单的来说，物理层就是一个建立、维护和断开物理传输的层面。报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。

数据链路层：

数据链路层是一个建立逻辑连接、进行硬件地址（物理地址）寻址、差错校验等功能为一体的层面。这一层使用的是物理地址寻址，也就是大家常见的MAC地址，在这一层使用的交换机，因为在第二层，所以也叫二层交换机。在这一层，传输内容是处在同一个网段进行数据通信，识别的是MAC地址，而不识别IP地址。将上层数据加上源和目的方的物理（MAC）地址封装成数据帧，MAC地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路；当发现数据错误时，可以重传数据帧。

网络层

网络层是用路由器进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择将上层数据加上源和目的方的逻辑（IP)地址封装成数据包，实现数据从源端到目的端的传输

传输层：

传输层是一个定义传输数据的协议端口号，以及进行流控和差错校验的层面。将上层数据分片并加上端口号封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信

会话层：

会话层是建立、管理和终止不同机器上的用户之间会话的层面。管理是否允许不同机器上的用户之间建立会话连接关系

表示层：

表示层的主要作用就是数据的表示、安全和压缩。将接收到的数据翻译成电脑看懂的二进制数组成的计算机语言，并对数据进行压缩和解压、数据加密和解密等工作

应用层：

应用层是网络服务与最终用户的一个接口。人机交互窗口，把人类的语言输入到计算机当中。例如，在QQ对话窗口输入字符。

网络层、数据链路层、物理层为“点对点通信”传输层为“端对端通信”

三、TCP/IP参考模型和TCP/IP协议簇

IP(网际协议）协议及其功能：ARP(地址解析协议) : 用于在局域网中根据IP地址获取物理地址RARP(逆地址解析协议) 用:于在局域网中通过ARP表根据物理地址请求IP地址ICMP(网际控制报文协议) :用于验证网络是否畅通IGMP(网际组管理协议) : 用于主机与组播路由器之间组播通信

四、数据的封装与解封装

如图：在应用层，数据被翻译为网络世界使用的语言——二进制编码数据。上层数据进入传输层被分割成小的数据段，并为每个分段后的数据封装TCP报文头部，这层的数据成为数据段，TCP报文头部包括源端口和目的端口，进入网络层，上层数据被封装上新的报文头部——IP头部，这层数据被称为数据包，IP报文头部包括源IP地址和目标IP地址进入数据链路层，上层数据被封装一个MAC头部，这层数据被称为数据帧，MAC头部包括源MAC地址和目标MAC地址，最后上层数据进入物理层，转化为比特流，在物理层，将这些二进制数字组成的比特流转换为电信号在网络中传输

五、数据传输的一些基本概念

总结

我们对现实世界的认识往往只是冰山一角，大部分的“真相”都掩藏在海平面以下，网络世界更是如此，要想成为一名网络技术人员，就必须要熟知网络信息的传输过程，这样才能分析排查网络的常见故障。

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