TCP／IP数据流向分析

您正在看的这篇文章，从点开发起请求到最终内容呈现到您眼前，整个数据流向的复杂度可能超乎您的想像：

这里涉及到的最关键的知识点是.

互联网的核心是一系列协议，总称为"互联网协议"（）。它们对电脑如何连接和组网，做出了详尽的规定。理解了这些协议，就理解了互联网的原理。林林总总如此多的协议总归有个分类才好。而七层和四级网络协议模型是互联网通信的基石。

和模型对于大家是即熟悉又陌生的存在，翻阅完宝典，所有的信仰才尘埃落定。我们也不打算在原本就已经很紧凑的篇幅中加入四/七层模型“奥义”。有机会江湖见。

需要简单说明的是，七层协议只是一个参考模型，过于详细阐述网络各方面情况，实际生产中为协议。

即便如此，也不影响我们理解数据在各层之间的流转！

数据在各层间的传输

4层中应用层多属于,其它层多属于。

，主要完成用户所有的资源包装、收集、调用、转换、表示等，用户层的数据处理完毕经由内核自上而下交由处理数据的传输、加工、转换等工作。在经历的每次均需打上每层的特有标签，在最终的链接层将数据转交路由交换设备，经网络传输最终送达目的地。

对方收到数据包后，判断数据包是否是自己的响应，如是会再根据每层协议一层层解开，最终拿到数据。

我们已经知道，网络通信就是交换数据包。电脑A向电脑B发送一个数据包，后者收到了，回复一个数据包，从而实现两台电脑之间的通信。数据包的结构，基本上是下面这样：

基础通信流程

发送这个包，需要知道两个地址：

有了这两个地址，数据包才能准确送到接收者手中。但大家知道，地址有局限性，只能在局域网中传播，如果两台电脑不在同一个子网络，就无法知道对方的地址，必须通过网关（）转发。

跨网络数据传输

如图：1号电脑要向4号电脑发送数据包。首先先判断4号电脑是否在同一个子网络，结果发现不是，于是就把这个数据包发到网关A。网关A通过路由协议，发现4号电脑位于子网络B，又把数据包发给网关B，网关B再转发到4号电脑。

1号电脑把数据包发到网关A，必须知道网关A的地址。所以，数据包的目标地址，实际上分成两种情况：

发送数据包之前，电脑必须判断对方是否在同一个子网络，然后选择相应的MAC地址。

假定我们的网络信息如下：

要访问，在地址栏输入了网址：。

google.com

这意味着，浏览器要向Google发送一个网页请求的数据包。

3.1、DNS协议

我们知道，发送数据包，必须要知道对方的地址。但是，现在，我们只知道网址，不知道它的地址。

协议可以帮助我们，将这个网址转换成地址。已知DNS服务器为，于是我们向这个地址发送一个数据包（53端口）。

DNS数据包

然后，服务器做出响应，告诉我们的地址是。于是，我们知道了对方的IP地址。

3.2、子网掩码

接下来，我们要判断，这个地址是不是在同一个子网络，这就要用到子网掩码。

已知子网掩码是，本机用它对自己的IP地址，做一个二进制的AND运算（两个数位都为1，结果为1，否则为0），计算结果为；然后对的IP地址也做一个AND运算，计算结果为。这两个结果不相等，所以结论是，与本机不在同一个子网络。

因此，我们要向发送数据包，必须通过网关转发，也就是说，接收方的地址将是网关的MAC地址。

3.3、应用层协议

浏览网页用的是协议，它的整个数据包构造是这样的：

HTTP数据包

部分的内容，类似于下面这样：

我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在数据包之中。

3.4、TCP协议

数据包需要设置端口，接收方（）的端口默认是80，发送方（本机）的端口是一个随机生成的之间的整数，假定为51775。数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的数据包，总长度变为4980字节。

3.5、IP协议

然后，数据包再嵌入数据包。数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是（本机），接收方是（Google）。数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的数据包，总长度变为5000字节。

3.6、以太网协议

最后进入数据链路层，数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的地址，发送方为本机的网卡地址，接收方为网关的地址（通过协议得到）。

以太网数据包的数据部分，最大长度为字节，而现在的数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

数据链路层数据包

3.7、服务器端响应

经过多个网关的转发，的服务器，收到了这四个以太网数据包。

根据标头的序号，将四个包拼起来，取出完整的数据包，然后读出里面的"请求"，接着做出"响应"，再用协议发回来。

本机收到响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。

Response信息

数据流每层的传输及每层所涉及的协议图，大家可参考如下逆天图