计算机网络之数据传输过程

数据在计算机网络中的传输过程

回顾TCP/IP协议簇（5层）

TCP/IP——一系列协议的集合，其前四层与OSI七层模型的前四层相对应，
功能也与之类似，而应用层则对应OSI的上三层（由下往上分别是会话层、表示层、应用层）。
对OSI参考模型不了解的可以访问下面链接作为简单了解：
计算机网络基础

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TCP/IP五层模型应用在实际工作中更加广泛。下面做详细介绍：
（1）物理层/数据链路层
在物理层和数据链路层，TCP/IP没有定义特定的协议，所以支持所有的标准的和专用的协
议，网络可以是局域网、城域网或广域网。
（2）网络层
该层定义了IP协议，而其又由四个支撑协议组成：ARP（地址解析协议）、
RARP（逆地址解析协议）、ICMP（网际控制报文协议）、IGMP（网际组管理协议）。
（3）传输层
TCP协议（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）协议，上一链接文章末尾有所提及。
（4）应用层
简单来说除了上述的各种协议外的其他协议都是属于应用层的协议，
例如：HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等等。

数据传输过程

其实，在网络中数据传输和我们生活中信件邮寄、快递类似，传输好比就是整个包裹走向你的流程，
协议好比就是我们所规定的包裹信息，保证大家都可以看得懂。因此，数据也是需要打包和拆包的，
准确来说是封装和解封装。

数据封装和解封装过程

1.数据封装过程（快件打包）
（1）应用层传输
这里可以理解为翻译的过程，当然这是属于计算机的翻译过程，应用层便是将数据进行二进制编码。
（2）传输层传输（数据段）
传输层将上层数据分割成诸多数据段（方便解决传输出错问题），并且为每个分段后的数据
封装—— TCP报文头部。其中TCP报文头部有一个关键的字段信息——端口号（保证上层应用数据通信）。
（3）网络层传输 （数据包）
网络层将上层数据再度添加封装——IP头部，其头部包含一个关键的字段信息——IP地址，用于标识网络
的逻辑地址。
（4）数据链路层传输（数据帧）
数据链路层将上层数据再次添加封装——MAC头部，其包含一个关键的字段信息——MAC地址， 可以理解
为固化在硬件中的物理地址，和我们的个人银行卡号一样具有唯一性。 该封装过程中的尾部封装暂不讨论。
（5）物理层传输（比特流）
物理层将上层二进制数据转成电信号在网络中传输。

上述就是数据在网络传输中的数据封装过程，其实可以简单理解为是我们平时冬天穿衣服的过程，
其中括号内的数据段、数据包、数据帧和比特流就是我上面给出链接中介绍的PDU（协议数据单元）。

2.数据解封装过程（快件拆包）
数据封装后通过网络传输到接收方后需要进行解封装，恰好就是上述数据封装的逆过程。可以简单理解
为我们平时冬天在家里开暖气后脱衣服的过程。

下面依照图示形象地描述一下该过程。

上图由上至下为数据的封装过程，由下至上为数据的解封装过程。其中比特流可以认为是信号的转换，一般是数字信号，准确来说是电子脉冲。

补充点

常见硬件设备与五层模型的对应关系
应用层：计算机（其实计算机是融合OSI七层于一身的）
传输层：防火墙
网络层：路由器（严格讲和我们家里所用的家用路由器不一致，一般在机房可以见到）
数据链路层：交换机（例如家里的光猫）
物理层：网卡