【网络原理】一个数据包从发送到接收在网络中经历了那些过程（详细分析）

假设学生给老师发送电子邮件，内容为：“老师您好！”。从计算机A向另一台计算机B发送电子邮件，站在网络原理的角度来分析整个过程。

1. 启动应用程序新建邮件，将收件人邮箱和邮件内容填写好，应用程序进行编码处理。（应用层）

2. 应用在发送邮件那一刻建立TCP连接（三次握手），将数据交给传输层。

   第一次握手：建立连接时，主机A向主机A发送请求报文
   第二次握手：主机B收到请求报文后，如同意连接，则向主机A发送确认报文
   第三次握手，主机A收到主机B的确认后，再次向主机B给出确认报文，完成连接

3. TCP 就会把这个数据构成一个TCP数据报（附加上TCP首部包括源端口号和目标端口号（用以识别发送主机跟接收主机上的应用）、序号（标明发送的包那部分是数据）以及校验和（判断数据是否被更改）），然后将该数据报交给IP协议（网络层）。

4. IP协议就会构造一个IP数据报（IP会将TCP传过来的数据报当作自己的数据，加上IP首部包含接收端IP地址以及发送端的IP地址），此处要根据数据报的长度，以及MTU的限制，考虑是否进行分包，查路由表决定从哪一个端口转发，将数据交给数据链路层；

5. 数据链路层将数据构造一个以太网数据帧，其中以太网首部包含接收端MAC地址、发送端MAC地址以及标志以太网类型的以太网数据的协议。源mac就是本机mac，目的mac根据上面IP确定的转发端口来决定（基于mac学习完成，ARP查找）

数据报的结构：

6. 数据到达物理层，物理层将数据报转换成光电信号或者电信号进行传输；
7. 首先传输到下一台路由器上，路由器进行解析和分用（解析到传输层）NAT 路由选择 ，继续查路由表，把数据再次封装的，往下一个路由器设备上转发（在这里封装和分用和上边是一样的）
8. 中间会经过若干个路由器转发的过程，最终到达目的服务器；
9. 服务器就会进行分用。物理层把光电信号转成二进制bit流，交给数据链路层；
10. 数据链路层从以太网数据报的首部找到MAC地址判断是否为发给自己的包，如果不是发给自己的数据则丢掉。如果是就解析出其中的IP数据报交给网络层，但是如果是无法识别的协议类型也会丢掉。
11. 网络层收到数据报，同样进行解析判断自己是不是首部中的目标IP，如果是则接收数据包并查找上一层的协议类型，如果是TCP就交给TCP处理如果是UDP就交给UDP处理。网络层可能需要组包（取决于第4步是否分包），组包后将数据交给传输层；
12. 传输层TCP收到数据，首先计算校验和保证数据的完整性，然后按照序号检查接收数据，检查端口号确定具体的应用程序 ，将解析出的应用层数据，交给应用程序，返回ACK（确认序号、窗口大小、延时应答、捎带应答）在这里ACK也是一个TCP数据报，也会涉及到一系列的封装和分用过程，如果没有收到ACK就会反复发送。
13. 服务器的应用程序读取数据，解析数据获知邮件的收件人信息以及邮件内容。（应用层）
14. 主机B给发送端返回一个回执信息。
15. 断开连接（四次挥手）
    第一次挥手：主机A想分手，发送消息给主机B
    第二次挥手：主机B通知主机A已经接受到分手请求，但还没做好分手准备
    第三次回收：主机B已经做好分手准备，通知主机A
    第四次挥手：主机A发送消息给主机B，确定分手，主机B关闭连接

基本上就是这样一个过程，我在慢慢在细化每一个过程。

参考文献
【图解HTTP读书笔记】第一章：了解Web及网络基础
【图解HTTP读书笔记】第二章：简单的HTTP协议
【图解HTTP读书笔记】第三章：HTTP报文内的HTTP信息
【图解HTTP读书笔记】第四章：返回结果的HTTP状态码
【图解HTTP读书笔记】第五章：与HTTP协作的Web服务器
【图解HTTP读书笔记】第六章：HTTP首部
【图解HTTP读书笔记】第七章：确保Web安全的HTTPS
【图解HTTP读书笔记】第八章：Session 和 Cookie工作原理
【图解TCP_IP读书笔记】第一章：网络基础知识
【图解TCP_IP读书笔记】第二章：TCP/IP 基础知识
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TCP协议 十大特性详解（上）
TCP协议 十大特性详解（中）
TCP协议 十大特性详解（下）