计网03-数据的封装和解封装

数据封装和解封装的过程

实例:有两台电脑 PC1和PC2,PC1要给PC2发送一个文本文件

1、数据的封装过程:

  • 应用层:将原始数据转换成计算机能识别的二进制数
  • 传输层:在传输层是有固定的传输数据单元(PDU),由固定的传输单元决定是否将数据分割成小段,在每一个小段前面封装TCP头部,有一个关键字段,端口号,用来表示上层数据使用什么协议或程序进行传输。

    客户机向服务器发送了一个GET请求

    传输层,传输层在数据封装的时候肯定会有一个源端口号和一个目标端口号
    因为访问的是HTTP的网站,所以目标端口是80端口,源端口一般是随机端口

  • 网络层
    进行逻辑地址寻址,进行IP头部的封装,主要有两个字段,源IP和目标IP
    用来标识数据是由谁发到哪里去

  • 数据链路层:建立逻辑连接,进行物理地址寻址,封装源MAC和目标MAC
    源MAC是发送方的MAC地址,目标MAC地址是网关的MAC地址

Q:为什么目标MAC地址是网关的MAC地址?

A:建立逻辑连接,物理寻址寻到离我最近的,因为要访问不同的网络,所以就得把数据交给出口路由器,然后由出口路由器去帮忙转发。

总结:当访问不同网络时,目标MAC地址是自己网关的MAC地址;如果访问的是同一网络的,目标MAC地址就是目标主机的MAC地址。

  • 物理层:将二进制数转换为电信号通过网卡或网线传输数据

2、数据的解封过程

  • 物理层:将电信号转换为二进制数
  • 数据链路层:数据封装不是封装了源MAC和目的MAC嘛,解封装将数据链路层数据拆开,查看目的MAC地址是否是自己的MAC地址,如果不是自己的MAC地址会丢弃该数据,如果是自己的MAC地址,继续解封。
  • 网络层:查看目的IP地址是否是自己的
  • 传输层:查看目的端口号,根据目的端口号决定访问那个端口的数据
    比如客户端在访问服务器的80端口,那么我的80端口正好对应我的HTTP服务器,那我的HTTP就把数据接收过来。
  • 应用层:将二进制数转换为原始数据。

3、各层的传输控制单元及设备

每一层都是通过PDU传输数据单元来进行传输的

设备属于哪一层关键是看它工作在哪一层

层级PDU设备
应用层原始数据计算机  上网行为管理(可以控制应用层的流量)
传输层数据段传统防火墙
网络层数据包路由器 、三层交换机(带有路由功能)
数据链路层数据帧网桥、二层交换机 
物理层比特流网卡 、集线器 、中继器

关于各层设备可参考这篇博客:

计算机网络各层网络设备(中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关)总结_计算机网络各层设备-CSDN博客

4、梳理简单的网络环境传输过程

主机A接交换机A,交换机A接路由器A,路由器A接路由器B,路由器B接交换机B,交换机B接主机B。

主机A发送数据给主机B,发现处于不同网络中,进行数据封装

数据封装:

  • PC1->交换机A

应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层,一层层封装,然后通过网线传到交换机A。

  • 交换机A->路由器A

根据交换机工作原理,交换机中维护了一张MAC地址表,查看源MAC地址,如果不在自己的表中,进行学习并记录到表中,再查看目标MAC地址,如果在自己表中,找到对应的接口直接将原始数据封装进行转发。查看源MAC地址和目的MAC地址,源MAC地址是PC1的MAC地址,目标MAC地址是路由器A的MAC地址,解封完之后重新封装到物理层。

  • 路由器A->路由器B

来到路由器A,路由器A会解封到网络层,查看源IP地址和目标IP地址,源IP地址是主机A的,目标IP是主机B的,在路由器上会有路由表,在路由表去查看有没有到达主机B的路由条目,如果有直接从对应接口转发出去,如果没有返回给主机A目标不可达。如果可达接着继续封装到路由器B。

复杂中间的过程:

路由器A会去请求下一跳路由器的IP地址,请求来之后将源MAC地址换成路由器A的,将目标MAC地址换成路由器B的,重新进行二层封装,找到对应的接口转发出去。

只要是数据经过了路由器都会进行数据链路层的重新封装,网络层是不会重新封装的;网络层主要目的是去查看目标的IP地址是否可达,如果可达就直接转发,如果不可达就返回给源目标到不了。比如:路由器B发现目标不可达,它会返回给路由器A目标不可达,而不是直接返回给主机A。

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