计网03-数据的封装和解封装

数据封装和解封装的过程

实例：有两台电脑 PC１和PC２，PC1要给PC２发送一个文本文件

1、数据的封装过程：

• 应用层：将原始数据转换成计算机能识别的二进制数
• 传输层：在传输层是有固定的传输数据单元（PDU），由固定的传输单元决定是否将数据分割成小段，在每一个小段前面封装TCP头部，有一个关键字段，端口号，用来表示上层数据使用什么协议或程序进行传输。
  
  客户机向服务器发送了一个GET请求
  
  传输层，传输层在数据封装的时候肯定会有一个源端口号和一个目标端口号
  因为访问的是HTTP的网站，所以目标端口是80端口，源端口一般是随机端口
  
  

• 网络层
  进行逻辑地址寻址，进行IP头部的封装，主要有两个字段，源IP和目标IP
  用来标识数据是由谁发到哪里去
  
  

• 数据链路层：建立逻辑连接，进行物理地址寻址，封装源MAC和目标MAC
  源MAC是发送方的MAC地址，目标MAC地址是网关的MAC地址
  

Q：为什么目标MAC地址是网关的MAC地址？

A：建立逻辑连接，物理寻址寻到离我最近的，因为要访问不同的网络，所以就得把数据交给出口路由器，然后由出口路由器去帮忙转发。

总结：当访问不同网络时，目标MAC地址是自己网关的MAC地址；如果访问的是同一网络的，目标MAC地址就是目标主机的MAC地址。

• 物理层：将二进制数转换为电信号通过网卡或网线传输数据

2、数据的解封过程

• 物理层：将电信号转换为二进制数
• 数据链路层：数据封装不是封装了源MAC和目的MAC嘛，解封装将数据链路层数据拆开，查看目的MAC地址是否是自己的MAC地址，如果不是自己的MAC地址会丢弃该数据，如果是自己的MAC地址，继续解封。
• 网络层：查看目的IP地址是否是自己的
• 传输层：查看目的端口号，根据目的端口号决定访问那个端口的数据
  比如客户端在访问服务器的80端口，那么我的80端口正好对应我的HTTP服务器，那我的HTTP就把数据接收过来。
• 应用层：将二进制数转换为原始数据。

3、各层的传输控制单元及设备

每一层都是通过PDU传输数据单元来进行传输的

设备属于哪一层关键是看它工作在哪一层

层级	PDU	设备
应用层	原始数据	计算机　　上网行为管理（可以控制应用层的流量）
传输层	数据段	传统防火墙
网络层	数据包	路由器 、三层交换机（带有路由功能）
数据链路层	数据帧	网桥、二层交换机
物理层	比特流	网卡 、集线器 、中继器

关于各层设备可参考这篇博客：

计算机网络各层网络设备（中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关）总结_计算机网络各层设备-CSDN博客

4、梳理简单的网络环境传输过程

主机A接交换机Ａ，交换机A接路由器Ａ，路由器A接路由器Ｂ，路由器Ｂ接交换机Ｂ，交换机Ｂ接主机B。

主机A发送数据给主机B，发现处于不同网络中，进行数据封装

数据封装：

• PC1->交换机A

应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，一层层封装，然后通过网线传到交换机Ａ。

• 交换机A->路由器A

根据交换机工作原理，交换机中维护了一张MAC地址表，查看源MAC地址，如果不在自己的表中，进行学习并记录到表中，再查看目标MAC地址，如果在自己表中，找到对应的接口直接将原始数据封装进行转发。查看源MAC地址和目的MAC地址，源MAC地址是PC1的MAC地址，目标MAC地址是路由器Ａ的MAC地址，解封完之后重新封装到物理层。

• 路由器A->路由器B

来到路由器A，路由器A会解封到网络层，查看源IP地址和目标IP地址，源IP地址是主机A的，目标IP是主机B的，在路由器上会有路由表，在路由表去查看有没有到达主机B的路由条目，如果有直接从对应接口转发出去，如果没有返回给主机A目标不可达。如果可达接着继续封装到路由器Ｂ。

复杂中间的过程：

路由器A会去请求下一跳路由器的IP地址，请求来之后将源MAC地址换成路由器A的，将目标MAC地址换成路由器B的，重新进行二层封装，找到对应的接口转发出去。

只要是数据经过了路由器都会进行数据链路层的重新封装，网络层是不会重新封装的；网络层主要目的是去查看目标的IP地址是否可达，如果可达就直接转发，如果不可达就返回给源目标到不了。比如：路由器B发现目标不可达，它会返回给路由器A目标不可达，而不是直接返回给主机A。