学网络从分层开始

网络系统被分为4/5层（TCP/IP参考模型）或7层（OSI参考模型），每一层都有对应的网络协议完成特定类别的功能。它们相互协作将原始信息进行分层打包（发送过程）和解包（接收过程），以流水线的方式完成复杂的网络传输过程。 应用层俗称7层，传输层俗称4层，IP层俗称3层，数据链路层俗称2层。

网络协议

同一通信节点安装的每一层协议依赖并使用下层协议提供的服务，完成特定的功能，再向其上层协议提供服务；相邻上下层协议之间通过接口通信；不同结点的对等层按照对等协议和数据单元实现对等层之间的通信。不同层的数据单元名称也不同，如下图所示：

5层模型的数据封装与解封装

原始数据包经过每一层都会被该层协议进行改造（封装头尾部、解封头尾部），改造后的数据包被下层协议（发送）或上层协议（接收）识别（通过特点标识如MAC、IP、端口）、改造、传输，最终被目的IP的对等应用接收。

如下图所示，举例，A要发送给B原始数据DATA，DATA会经过下面几个步骤
1、到应用层时变成DATA- H5，H5即为应用层添加的内容；
2、到传输层时变成了5-PDU-H4，5-PUD就是DATA- H5，H4则为传输层添加的内容；
3、到网络层时变成了4-PDU-H3，4-PDU就是5-PDU-H4，也等于DATA- H5- H4，H3则为网络层添加的内容；
4、到数据链路层时变成了T2-3-PDU-H2，……，T2和H2为数据链路层添加的内容；
5、到物理层后，T2-3-PDU-H2则变成了010101……这样形式的二进制数据
6、到达B端的物理层后，则将010101……这样子形式的数据转换成数据链路层可识别的T2-3-PDU-H2；
7、B端的数据链路层将T2和H2拆解掉后传递给上层的网络层；
8、如上形式，传递到B电脑时，则只剩下了原始数据DATA。

二层MAC帧格式

二层即数据链路层，在该层中，数据包称为帧，帧的结构如下图所示：

PS：

1.IFG(Interframe Gap),帧间距，以太网相邻两帧之间的时间断；以太网发送方式是一个帧一个帧发送的，帧与帧之间需要间隙。

2.前同步码和帧开始分界符的作用：其作用是使目的主机接收器时钟与源主机发送器时钟同步。紧接着是帧开始分界符字节“10101011”，用于指示帧的开始。

帧示例：

三层IP报文格式

三层即网络层，在该层中数据包称为IP报文，IP报文的结构如下图所示：

报文示例：

四层TCP段格式

四层即传输层，在该层中数据包称为段，TCP段的结构如下图所示：

TCP报文示例：

TCP报文(正常报文)

TCP报文（Keepalive）

TCP报文（Keepalive ACK）

TCP报文（Duplicate ACK）

TCP报文（重传）

TCP报文（Out-Of-Order乱序）

TCP报文（Window Update）

四层UDP段格式

四层即传输层，在该层中数据包称为段，UDP段的结构如下图所示：

UDP报文示例：

七层HTTP数据格式

http请求头报文示例：

http响应头报文示例：

七层DNS数据格式

DNS请求报文示例：

DNS响应报文示例：

网络的本质

数据报文是网络运行世界里，具有完整信息的、最小的组成单元，而协议则是数据报文在网络内交互必须遵循的规则。因此掌握了这两者，基本上就可以把握网络运行的本质。