网络分层思想和封装解封装过程

网络体系结构和数据的封装和解封装

计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型，它是各层的协议以及层次之间的端口的集合。在计算机网络中实现通信必须依靠网络通信协议，广泛采用的是国际标准化组织（ISO）1997年提出的开放系统互联（Open System Interconnection，OSI）参考模型，习惯上称为ISO/OSI参考模型。

一、OSI七层模型

1、物理层

物理层所处理的数据单位是比特(bit)，物理层向上为数据链路层提供物理链路，实现透明的比特流(bitstream)传输服务，物理层向下与物理媒体相连，要确定连接物理媒体的网络接口的机械、电气、功能和过程方面的特性。

2、数据链路层

数据链路层负责在单个链路上的结点间传送以帧为单位的数据，建立逻辑链路。数据链路层的主要功能包括:建立、维持和释放数据链路的连接，链路的访问控制，流量控制和差错控制。

3、网络层

网络层传送的PDU称为分组或包，在物理网络间传送分组，负责将源端主机的报文通过中间转发结点传送到目的端。网络层是通信子网的最高层，为主机提供虚电路和数据报两种方式的服务。网络层主要负责分组转发和路由选择，根据路由表把分组逐跳地由源站传送到目的站，并能适应网络的负载及拓扑结构的变化，动态地更新路由表。

4、传输层

传输层传输的PDU称为报文，传输层为源结点和目的结点的用户进程之间提供端到端的可靠的传输服务。端到端的传输指的是源结点和目的结点的两个传输层实体之间，不涉及路由器等中间结点。为了保证可靠的传输服务，传输层具备以下一些功能:面向连接、流量控制与拥塞控制、差错控制相网络服务质量的选择等。

5、会话层

会话层在传输层服务的基础上增加控制会话的机制，建立、组织和协调应用进程之间的交互过程。会话层提供的会话服务种类包括双工、半双工和单工方式。会话管理的一种方式是令牌管理，只有令牌持有者才能执行某种操作。会话层提供会话的同步控制，当出现故障时，会话活动在故障点之前的同步点进行重复，而不必从头开始。

6、表示层

表示层定义用户或应用程序之间交换数据的格式，提供数据表示之间的转换服务，保证传输的信息到达目的端后意义不变。

7、应用层

应用层直接面向用户应用，为用户提供对各种网络资源的方便的访问服务。

总结

网络的分层思想，只要是为了提供网络传输效率和简化网络复杂性，概念就是下层向上层提供上层所需的服务，上层不需要知道下层是怎么实现的。同时为了降低组网复杂程度，减少工作量和方便异种机的连接，还将“数据处理”和“通信处理”分开，划分为通讯子网和资源子网。

​ 资源子网

• 作用 ： 负责全网的数据传输，为用户提供入网接口 。

• 组成：由传输线路和转接部件组成，即通 信线路和连接设备 。

• 对应OSI七层模型中的应用层、表示层和会话层。

  通信子网

• 作 用 ：负责全网的数据处理和数据管理，以最大限度实现全网资源共享 。

• 组成：计算机和计算机的外部设备 、软件和数据 。

• 对应OSI七层模型中的物理层、数据链路层和网络层。

二、TCP/IP协议族

TCP/IP模型同样采用了分层结构，层与层相对独立但是相互之间也具备非常密切的协作关系。

TCP/IP模型将网络分为四层。TCP/IP模型不关注底层物理介质，主要关注终端之间的逻辑数据流转发。TCP/IP模型的核心是网络层和传输层：网络层解决网络之间的逻辑转发问题，传输层保证源端到目的端之间的可靠传输。最上层的应用层通过各种协议向终端用户提供业务应用。

1、TCP/IP模型与OSI模型对应关系

三、封装和解封装

1、封装

以TCP/IP为例，应用数据需要经过TCP/IP每一层处理之后才能通过网络传输到目的端，每一层上都使用该层的协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）彼此交换信息。不同层的PDU中包含有不同的信息，因此PDU在不同层被赋予了不同的名称。如上层数据在传输层添加TCP报头后得到的PDU被称为Segment（数据段 ）；数据段被传递给网络层，网络层添加IP报头得到的PDU被称为Packet（数据包）；数据包被传递到数据链路层，封装数据链路层报头得到的PDU被称为Frame（数据帧）；最后，帧被转换为比特，通过网络介质传输。这种协议栈逐层向下传递数据，并添加报头和报尾的过程称为封装。

2、解封装

依旧以TCP/IP为例，当比特被转换位数据帧传递之数据链路层，数据链路层查看帧头部，确认后续行为（交换机行为：丢弃、单播–转发、广播/组播–泛洪），数据帧被剥离帧头部，变为带有IP报头的数据包向上传递到网络层，网络层接剥离IP头部着向上传递至传输层，传输层剥离TCP/UDP头部向上传递至应用层。这种协议栈逐层向上传递数据，并剥离报头和报尾的过程称为解封装。

总结

本篇主要介绍了OSI七层模型，以及TCP/IP四层模型的作用，并以TCP/IP为例解释了网络传递数据中的封装和解封装的过程。