一個(gè)數(shù)據(jù)包的互聯(lián)網(wǎng)漫游記

1、一個(gè)數(shù)據(jù)包的互聯(lián)網(wǎng)漫游記 一個(gè)數(shù)據(jù)包從源到目的地的征程記憶 IP 地址這樣的任務(wù)對(duì)于大多數(shù)人來說有些困難，于是每個(gè)服務(wù)器都還有一個(gè)名字（比如 ）。這樣最終用戶只需要記住這個(gè)名字，在瀏覽器中輸入它，然后敲回車就可以了。那么，當(dāng)用戶在瀏覽器中輸入名字并敲回車之后，究竟發(fā)生了什么？首先，需要把域名轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 IP。要完成這項(xiàng)任務(wù)，需要給默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（大多數(shù)情況下就是路由器）發(fā)送一條 DNS 請(qǐng)求。路由都會(huì)配置一個(gè) DNS 服務(wù)器地址，這個(gè)地址便是 DNS 請(qǐng)求的目的地。DNS 服務(wù)器用來將域名轉(zhuǎn)換成 IP 地址。當(dāng) DNS 服務(wù)器收到一條請(qǐng)求后，它會(huì)檢查它有沒有該請(qǐng)求需要的轉(zhuǎn)換信息。如果沒有這條轉(zhuǎn)換信

2、息，那么 DNS 服務(wù)器會(huì)把這條請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給其他的 DNS 服務(wù)器。通過這種方式，就完成了從域名到 IP 地址的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)果隨后會(huì)發(fā)回到發(fā)出請(qǐng)求的計(jì)算機(jī)。域名IP地址DNS 服務(wù)器DNS 之后又發(fā)生了些什么？要理解下面的解釋，你應(yīng)該對(duì) TCP/IP 協(xié)議族有一定的了解。（1）OSI七層模型：OSI是Open System Interconnection的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了OSI模型。這個(gè)模型把網(wǎng)絡(luò)通信的工作分為7層，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。OSIOSI中的層中的層功能功能TCP/IPTCP/IP協(xié)議族協(xié)議族應(yīng)用層應(yīng)

3、用層文件傳輸，電子郵件，文件服務(wù)，虛擬終端TFTP，HTTP，SNMP，F(xiàn)TP，SMTP，DNS，Telnet 等等表示層表示層翻譯、加密、壓縮沒有協(xié)議會(huì)話層會(huì)話層對(duì)話控制、建立同步點(diǎn)（續(xù)傳）沒有協(xié)議傳輸層傳輸層端口尋址、分段重組、流量、差錯(cuò)控制TCP，UDP網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層邏輯尋址、路由選擇IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層成幀、物理尋址、流量，差錯(cuò)，接入控制SLIP，CSLIP，PPP，MTU物理層物理層設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、比特傳輸、位同步ISO2110，IEEE802，IEEE802.2（2）TCP/IP五層模型的協(xié)議TCP/IPTCP/IP層層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

4、應(yīng)用層應(yīng)用層 傳輸層傳輸層四層交換機(jī)、也有工作在四層的路由器網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層路由器、三層交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)橋（現(xiàn)已很少使用）、以太網(wǎng)交換機(jī)（二層交換機(jī)）、網(wǎng)卡（其實(shí)網(wǎng)卡是一半工作在物理層、一半工作在數(shù)據(jù)鏈路層）物理層物理層中繼器、集線器、還有我們通常說的雙絞線也工作在物理層一旦通過 DNS 得到了目標(biāo) IP 地址，應(yīng)用層就會(huì)準(zhǔn)備好一條 HTTP GET 請(qǐng)求。隨后這條請(qǐng)求會(huì)前進(jìn)到傳輸層。應(yīng)用層HTTP GET請(qǐng)求傳輸層這一層有兩個(gè)主要的協(xié)議TCP 和 UDP。正是在這一層，該請(qǐng)求被封裝成了傳輸層數(shù)據(jù)包。如果用的是 TCP 協(xié)議，還要保證包的大小不能超過源和目的地之間 MTU（最大傳輸單元

5、）的最小值。這樣做的目的是避免數(shù)據(jù)包在傳輸過程中分片（fragmentation）。另一方面，如果用的 UDP 的話，就不用顧慮這么多了，當(dāng)然了這種情況下，包就有可能分片了。一旦傳輸層的包封好了，接著它就會(huì)被推到 IP 層。這一層會(huì)增加源和目的地的 IP 地址以及一些其他有用的信息，諸如 TTL（time to live 生存期）、分段信息等等。所有的這些信息在數(shù)據(jù)包抵達(dá)目的地的路途中都是有用的。傳輸層（TCP、UDP）請(qǐng)求被封裝成了傳輸層數(shù)據(jù)包IP層（增加源和目的地的 IP 地址等信息）當(dāng)數(shù)據(jù)包進(jìn)入到數(shù)據(jù)鏈路層之后，與 MAC 地址相關(guān)的信息就會(huì)加諸其上，隨后數(shù)據(jù)包就會(huì)被推送到物理層。這樣一

6、串“0”和“1”就會(huì)從你的網(wǎng)卡里發(fā)送到物理媒介中去。數(shù)據(jù)鏈路層增加MAC 地址相關(guān)的信息物理層如果數(shù)據(jù)包的目的地沒有直接連接在源計(jì)算機(jī)上，那么根據(jù)源計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)的路由信息，數(shù)據(jù)包就會(huì)傳送到最近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上去。網(wǎng)絡(luò)中有各種不同的節(jié)點(diǎn)，比如路由、網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)等等。每一種都有重要的作用，例如路由用來傳送 IP 包，網(wǎng)橋用來連接不同協(xié)議的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。如果我們考慮一個(gè)簡單的網(wǎng)絡(luò)的話，路由就是將數(shù)據(jù)包從源送到目的地的最主要的角色。數(shù)據(jù)包離開源計(jì)算機(jī)后，與其相連的路由（數(shù)據(jù)要先發(fā)送到這里）的 MAC 地址就是這個(gè)包的目的 MAC 地址。數(shù)據(jù)包到達(dá)該路由之后，路由就會(huì)做下面幾件事情數(shù)據(jù)包到達(dá)該路由之后，路由就會(huì)做

7、下面幾件事情：減記減記 TTL TTL 值值（TTL是 Time To Live的縮寫，該字段指定IP包被路由器丟棄之前允許通過的最大網(wǎng)段數(shù)量。TTL是IPv4包頭的一個(gè)8 bit字段），重新計(jì)算數(shù)據(jù)包的校驗(yàn)和重新計(jì)算數(shù)據(jù)包的校驗(yàn)和（校驗(yàn)和(checksum)，在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，用于校驗(yàn)?zāi)康牡匾唤M數(shù)據(jù)項(xiàng)的和。它通常是以十六進(jìn)制為數(shù)制表示的形式。如果校驗(yàn)和的數(shù)值超過十六進(jìn)制的FF,也就是255. 就要求其補(bǔ)碼作為校驗(yàn)和。通常用來在通信中，尤其是遠(yuǎn)距離通信中保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。）。搜索其路由表搜索其路由表，以檢查其中有沒有數(shù)據(jù)包的目的 IP 所對(duì)應(yīng)的主機(jī)。如果有，路由就將該包發(fā)到相

8、應(yīng)的主機(jī)。如果沒有，就從路由表中搜索源于該目的 IP 的網(wǎng)絡(luò)的地址。如果有的話就將該包發(fā)送到這個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)。如果上面的兩次搜索都失敗的話，該數(shù)據(jù)包就被發(fā)送到路由表中指定的默認(rèn)路由。上面的所有情況中，不論數(shù)據(jù)包是在路由之間傳送還是從路由傳送到目的地，目的 MAC 地址都會(huì)變成最近的路由或者目的地的 MAC 地址。通過這種方式，目的 IP 地址保持不變，而目的MAC 地址不斷從一個(gè)路由變?yōu)榱硪粋€(gè)。就是這樣，數(shù)據(jù)包從一臺(tái)路由到下一臺(tái)路由，直到它抵達(dá)終點(diǎn)。HTTP GET 請(qǐng)求到達(dá)目的地之后，數(shù)據(jù)包首先抵達(dá)物理層，該層向 CPU 發(fā)送一個(gè) IRQ （IRQ全稱為Interrupt Request，即是“中斷請(qǐng)求”的意思，IRQ的作用就是在我們所用的電腦中，執(zhí)行硬件中斷請(qǐng)求的動(dòng)作，比如我們需要讀取硬盤中的一段數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)讀取完畢，硬盤就通過IRQ來通知系統(tǒng)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)已經(jīng)寫到指定的內(nèi)存中了）來告訴 CPU 有數(shù)據(jù)到了，需要處理。物理層發(fā)送IRQCPU數(shù)據(jù)包當(dāng)數(shù)據(jù)被送到數(shù)據(jù)鏈路層后，就會(huì)檢查它的 MAC 地址來確認(rèn)該數(shù)據(jù)包確實(shí)發(fā)到這臺(tái)計(jì)算機(jī)的。如果上述檢查通過的話，數(shù)據(jù)包就會(huì)傳到 IP 層。在這里會(huì)檢查數(shù)據(jù)包的 IP 地址以及其校驗(yàn)和，隨后將其傳送到相應(yīng)的傳輸層。數(shù)據(jù)鏈路層檢查MAC地址IP層檢查數(shù)據(jù)包的IP地址以及其校驗(yàn)和傳輸層這些都完成了之后，該信息（在我們的例子里是