数据在计算机网络中的传输过程2023.05.18

1.数据传输过程

以在浏览器中输入淘宝网为例，介绍数据在互联网是如何传输的。我们将要发送的数据包称作A（无论经历了怎么的编码都叫做A）。
0.在发送数据之前，主机应该有自己的MAC地址和IP地址才具备发送的条件，每一块网卡上都有一个唯一的MAC地址，IP地址使用DHCP动态主机配置协议统一管理。
1.打开百度，输入淘宝网址（又称域名），在浏览器缓存中查找是否保存有这个域名对应的IP地址，如果没有。将采用DNS（域名解析协议）解析ip地址，具体过程为：网络客户端PC输入www.baidu.com问本地DNS服务器，该网址的ip地址是多少，本地服务器查看缓存列表，缓存中没有就去问根（13台）DNS服务器，根回复去问.com区域管理，.com回应，由163.com管理，由163.com服务器返回ip地址，完成域名解析。
2.已知对端IP之后，此时由应用层打包http协议找到传输层的对应端口，传输层使用UDP、TCP之一打包到网络层（UDP面向报文主要用于高速数据的实时传输，TCP面向连接，区别于UDP最大的特点是在传输数据之前先要建立连接（这是数据之外的开销，就是常说的三次握手），传输结束后要结束连接（四次挥手），而UDP可能随时的发送报文）。此时A在主机中的网络层。
3.互联网分三个区域，接入层（用户主机所在一级，或大或小的局域网），汇聚层（运营商管理的交互机与数据链路），核心网。A要通过自己所处的局域网必须经过该局域网的路由器（指的是实验室多台主机共用的那个路由器，或者家里的路由器），路由器去寻找接入层与汇聚层之间的交换机。那么此时A应该打包MAC头，到数据链路层，可首先应该知道该路由器的MAC地址，此时用到了ARP地址解析协议（广播ARP报文），已知对端的ip地址，获取对端的MAC地址，已知对端MAC之后，A打包MAC头，在以太网中传输到路由器上。注：以太网中传输是用到MAC地址的，而以太网是局域网的组网协议（类似的协议还有WLAN！），也就是说对于发送端，MAC地址或者说以太网协议，仅在本地主机到那个直连的路由器之间应用。
4.A到达路由器之后，将寻找最短路径（路由）找对端，将采用到RIP路由信息协议和OSFP开放式最短路径优先协议找下一跳的路径，当A到达核心网中时，由于AS域自治，可能还需使用AS之间的边界网关协议BGP，最终A到达淘宝服务器。
5.淘宝服务器响应A的请求，返回数据将经历A来时经历的动作到达A。这种交互方式称之为C/S交互，常见的如访问网址；与之对应的另一种交互方式是P2P，例如微信聊天（发消息不去找服务器，而是找某个客户端）。

2.协议表格与理解如下：

TCP/IP模型	协议	理解
应用层	http、ftp、snmp、telnet等	以C/S为例，网络通信的本质是运行在C上的应用中的某个进程与运行在S上的应用的某个进程通信，进程是与传输层的端口一一对应的。因此不同协议决定走不同的传输层端口。
传输层	TCP、UDP	TCP面向连接，将在发送数据之前进行连接管理，使用三次握手建立连接，四次挥手释放连接，中间还有流控制，差错控制，重传机制等手段确保通信正确；UDP面向报文，可随时发送数据报文到对端，不管对端的状态，不管数据的正确性，常用于高速数据的实时传输
网络层	RIP、OSFP、BGP、ICMP、IP协议	RIP、OSFP是内部网关协议、BGP是边界网关协议，ICMP用来差错控制。
数据链路层	以太网协议，WLAN协议	IEEE802.3定义了以太网协议（最通用），IEEE802.11定义了WLAN协议
物理层	不同的介质	如同轴电缆，双绞线，微波

3.互联网中的设备

网卡    网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，以前通过插槽接入主板，现在大多做在一起了。网络接口板又称为通信适配器或网络适配器（network adapter）或网络接口卡NIC（Network Interface Card），但是更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。
中继器    物理层延长设备，中继器从一个网络电缆里接收信号， 放大它们，将其送入下一个电缆。（现已被淘汰）
集线器    集线器又叫Hub，是一种用于“星形”网络组织的中心设备。它具备中继器的特点，端口比中继器更密集，因此又把集线器叫做端口更多的中继器。集线器是一种半双工（同一时间只能接收或发送数据，不能同时既接受又发送数据）。例如1号接口接收数据，2.3.4端口都能收到信息，广播方式传输，具有安全风险。
网桥\2层交互机    网桥是一种对帧进行转发的技术，根据MAC分区块（数据链路层）。网桥将网络的同一网段在数据链路层连接起来，只能连接同构网络(同一网段)，不能连接异构网络（不同网段）。（这是因为他没有网络层，不能区分网段）
它能将一个大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN互联为一个逻辑LAN
路由器/3层交换机    网络互联、路由选择、分组转发（数据处理）、协议转换（如左边局域网使用以太网协议，右边网络使用tcp/ip协议）等功能。
网关    网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器，由于历史的原因，许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关，在今天很多局域网采用都是路由来接入网络，因此通常指的网关就是路由器的IP。采用DHCP自动获得默认网关，另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MS Proxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法和DHCP有相似之处。