数据包是如何在网络中传输的-这篇文章写得好逗 | 张恒镭的博客

数据包是如何在网络中传输的-这篇文章写得好逗

时间:14-07-09 栏目:web 作者:恒镭, 张 评论:0 点击: 2,257 次

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我们电脑上的数据,是如何“走”到远端的另一台电脑的呢?这是个最基础的问题,可能很多人回答不上来,尽管我们每天都在使用网络。这里我们以一个最简单的“ping”命令,来解释一个数据包“旅程”。
假设:我的电脑A,向远在外地的朋友电脑B传输数据,最简单的就是“ping”一下,看看这个家伙的那一端网络通不通。A与B之间只有一台路由器。(路由器可能放在学校,社区或者电信机房,无所谓,基本原理是一样的)
具体过程如下------
1.“ping”命令所产生的数据包,我们归类为ICMP协议。说白了就是向目的地发送一个数据包,然后等待回应,如果回应正常则目的地的网络就是通的。当我们输入了“ping”命令之后,我们的机器(电脑A)就生成了一个包含ICMP协议域的数据包,姑且称之为“小德”吧~~~~
2.“小德”已经将ICMP协议打包到数据段里了,可是还不能发送,因为一个数据要想向外面传送,还得经过“有关部门”的批准------IP协议。IP要将你的“写信人地址”和“收信人地址”写到数据段上面,即:将数据的源IP地址和目的IP地址分别打包在“小德”的头部和尾部,这样一来,大家才知道你的数据是要送到哪里。
3.准备工作还没有完。接下来还有部门要审核------ARP。ARP属于数据链路层协议,主要负责把IP地址对应到硬件地址。直接说吧,都怪交换机太“傻”,不能根据IP地址直接找到相应的计算机,只能根据硬件地址来找。于是,交换机就经常保留一张IP地址与硬件地址的对应表以便其查找目的地。而ARP就是用来生成这张表的。比如:当“小德”被送到ARP手里之后,ARP就要在表里面查找,看看“小德”的IP地址与交换机的哪个端口对应,然后转发过去。如果没找到,则发一个广播给所有其他的交换机端口,问这是谁的IP地址,如果有人回答,就转发给它。
4.经过一番折腾,“小德”终于要走出这个倒霉的局域网了。可在此之前,它们还没忘给“小德”屁股后面盖个“戳”,说是什么CRC校验值,怕“小德”在旅行途中缺胳膊少腿,还得麻烦它们重新发送。。。。。我靠~~~~注:很多人弄不清FCS和CRC。所谓的CRC是一种校验方法,用来确保数据在传输过程中不会丢包,损坏等等,FCS是数据包(准确的说是frame)里的一个区域,用来存放CRC的计算结果的。到了目的地之后,目的计算机要检查FCS里的CRC值,如果与原来的相同,则说明数据在途中没有损坏。
5.在走出去之前,那些家伙最后折磨了一次“小德”------把小德身上众多的0和1,弄成了什么“高电压”“低电压”,在双绞线上传送了出去。晕~~出趟门就这么麻烦吗?
6.坐着双绞线旅游,爽!可当看到很多人坐着同轴电缆,还有坐光纤的时候,小德又感觉不是那么爽了。就在这时,来到了旅途的中转站------路由器。这地方可是高级场所,人家直接查看IP地址!剩下的一概不管,交给下面的人去做。够牛吧?路由器的内部也有一张表,叫做路由表,里面标识着哪一个网络的IP对应着路由器的哪一个端口。这个表也不是天生就有的,而是靠路由器之间互相“学习”之后生成的,当然也可以由管理员手工设定。这个“学习”的过程是依靠路由协议来完成的,比如RIP,EIGRP,OSPF等等。
7.当路由器查看了“小德”的IP地址以后,根据路由表知道了小德要去的网络,接着就把小德转到了相应的端口了。至此,路由器的主要工作完成,下面又是打包,封装成frame,转换成电压信号等一系列“折腾”的活,就由数据链路层和物理层的模块去干吧。
8.小德从路由器的出口出来,便来到了目的地----电脑B----所属的网络的默认网关。默认网关可以是路由器的一个端口,也可以是局域网里的各种服务器。不管怎样,下面的过程还是一样的:到交换机里的ARP表查询“小德”的IP地址,看看属于哪个局域网段或端口,然后就转发到B了。
9.进了B的网卡之后,还要层层“剥皮”,基本上和从A出来的程序是一样的------电脑B先校验一下CRC值,看看数据是否完整;然后检查一下frame的封装,看到是IP协议之后,就把“小德”交给IP“部门”了;IP协议一看目的地址,正确,再看看应用协议,是ICMP。于是知道了该怎么做了------产生一个回应数据包,(可以命名为“回应小德”),并准备以同样的顺序向远端的A发送。。至于刚刚收到的那个数据包就丢弃了。
10.“回应小德”这个数据包又开始了上述同样的循环,只不过这次发送者是B而接收者是A了。
以上是一个最简单的路由过程,任何复杂的网络都是在次基础之上实现的。

网络数据包大小

    用UDP协议发送时,用sendto函数最大能发送数据的长度为:65535-20-8=65507字节,其中20字节为IP包头长度,8字节为UDP包头长度。用sendto函数发送数据时,如果指的的数据长度大于该值,则函数会返回错误。

    用TCP协议发送时,由于TCP是数据流协议,因此不存在包大小的限制(暂不考虑缓冲区的大小),这是指在用send函数时,数据长度参数不受限制。而实际上,所指定的这段数据并不一定会一次性发送出去,如果这段数据比较长,可能会被分段发送,如果比较短,可能会等待和下一次数据一起发送。我在测试的时候,发现长度一般会被切成16384(16K)或49152(48K),不知道这两个值有什么意义。

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