計算機網絡之數據傳輸過程

數據在計算機網絡中的傳輸過程

回顧TCP/IP協議簇（5層）

TCP/IP——一系列協議的集合，其前四層與OSI七層模型的前四層相對應，
功能也與之類似，而應用層則對應OSI的上三層（由下往上分別是會話層、表示層、應用層）。
對OSI參考模型不了解的可以訪問下面鏈接作為簡單了解：
計算機網絡基礎

TCP/IP五層模型應用在實際工作中更加廣泛。下面做詳細介紹：
（1）物理層/數據鏈路層
在物理層和數據鏈路層，TCP/IP沒有定義特定的協議，所以支持所有的標準的和專用的協
議，網絡可以是局域網、城域網或廣域網。
（2）網絡層
該層定義了IP協議，而其又由四個支撐協議組成：ARP（地址解析協議）、
RARP（逆地址解析協議）、ICMP（網際控制報文協議）、IGMP（網際組管理協議）。
（3）傳輸層
TCP協議（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議）協議，上一鏈接文章末尾有所提及。
（4）應用層
簡單來說除了上述的各種協議外的其他協議都是屬于應用層的協議，
例如：HTTP（超文本傳輸協議）、FTP（文件傳輸協議）、SMTP（簡單郵件傳輸協議）等等。

數據傳輸過程

其實，在網絡中數據傳輸和我們生活中信件郵寄、快遞類似，傳輸好比就是整個包裹走向你的流程，
協議好比就是我們所規定的包裹信息，保證大家都可以看得懂。因此，數據也是需要打包和拆包的，
準確來說是封裝和解封裝。

數據封裝和解封裝過程

1.數據封裝過程（快件打包）
（1）應用層傳輸
這里可以理解為翻譯的過程，當然這是屬于計算機的翻譯過程，應用層便是將數據進行二進制編碼。
（2）傳輸層傳輸（數據段）
傳輸層將上層數據分割成諸多數據段（方便解決傳輸出錯問題），并且為每個分段后的數據
封裝—— TCP報文頭部。其中TCP報文頭部有一個關鍵的字段信息——端口號（保證上層應用數據通信）。
（3）網絡層傳輸 （數據包）
網絡層將上層數據再度添加封裝——IP頭部，其頭部包含一個關鍵的字段信息——IP地址，用于標識網絡
的邏輯地址。
（4）數據鏈路層傳輸（數據幀）
數據鏈路層將上層數據再次添加封裝——MAC頭部，其包含一個關鍵的字段信息——MAC地址， 可以理解
為固化在硬件中的物理地址，和我們的個人銀行卡號一樣具有唯一性。 該封裝過程中的尾部封裝暫不討論。
（5）物理層傳輸（比特流）
物理層將上層二進制數據轉成電信號在網絡中傳輸。

上述就是數據在網絡傳輸中的數據封裝過程，其實可以簡單理解為是我們平時冬天穿衣服的過程，
其中括號內的數據段、數據包、數據幀和比特流就是我上面給出鏈接中介紹的PDU（協議數據單元）。

2.數據解封裝過程（快件拆包）
數據封裝后通過網絡傳輸到接收方后需要進行解封裝，恰好就是上述數據封裝的逆過程。可以簡單理解
為我們平時冬天在家里開暖氣后脫衣服的過程。

下面依照圖示形象地描述一下該過程。

上圖由上至下為數據的封裝過程，由下至上為數據的解封裝過程。其中比特流可以認為是信號的轉換，一般是數字信號，準確來說是電子脈沖。

補充點

常見硬件設備與五層模型的對應關系
應用層：計算機（其實計算機是融合OSI七層于一身的）
傳輸層：防火墻
網絡層：路由器（嚴格講和我們家里所用的家用路由器不一致，一般在機房可以見到）
數據鏈路層：交換機（例如家里的光貓）
物理層：網卡