一個數(shù)據包的互聯(lián)網漫游記

1、一個數(shù)據包的互聯(lián)網漫游記 一個數(shù)據包從源到目的地的征程記憶 IP 地址這樣的任務對于大多數(shù)人來說有些困難，于是每個服務器都還有一個名字（比如 ）。這樣最終用戶只需要記住這個名字，在瀏覽器中輸入它，然后敲回車就可以了。那么，當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，需要把域名轉換成對應的 IP。要完成這項任務，需要給默認網關（大多數(shù)情況下就是路由器）發(fā)送一條 DNS 請求。路由都會配置一個 DNS 服務器地址，這個地址便是 DNS 請求的目的地。DNS 服務器用來將域名轉換成 IP 地址。當 DNS 服務器收到一條請求后，它會檢查它有沒有該請求需要的轉換信息。如果沒有這條轉換信

2、息，那么 DNS 服務器會把這條請求轉發(fā)給其他的 DNS 服務器。通過這種方式，就完成了從域名到 IP 地址的轉換。轉換結果隨后會發(fā)回到發(fā)出請求的計算機。域名IP地址DNS 服務器DNS 之后又發(fā)生了些什么？要理解下面的解釋，你應該對 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)。國際標準化組織（ISO）制定了OSI模型。這個模型把網絡通信的工作分為7層，分別是物理層、數(shù)據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。OSIOSI中的層中的層功能功能TCP/IPTCP/IP協(xié)議族協(xié)議族應用層應

3、用層文件傳輸，電子郵件，文件服務，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)議會話層會話層對話控制、建立同步點（續(xù)傳）沒有協(xié)議傳輸層傳輸層端口尋址、分段重組、流量、差錯控制TCP，UDP網絡層網絡層邏輯尋址、路由選擇IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層成幀、物理尋址、流量，差錯，接入控制SLIP，CSLIP，PPP，MTU物理層物理層設置網絡拓撲結構、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層層網絡設備網絡設備

4、應用層應用層 傳輸層傳輸層四層交換機、也有工作在四層的路由器網絡層網絡層路由器、三層交換機數(shù)據鏈路層數(shù)據鏈路層網橋（現(xiàn)已很少使用）、以太網交換機（二層交換機）、網卡（其實網卡是一半工作在物理層、一半工作在數(shù)據鏈路層）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 IP 地址，應用層就會準備好一條 HTTP GET 請求。隨后這條請求會前進到傳輸層。應用層HTTP GET請求傳輸層這一層有兩個主要的協(xié)議TCP 和 UDP。正是在這一層，該請求被封裝成了傳輸層數(shù)據包。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，接著它就會被推到 IP 層。這一層會增加源和目的地的 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)據包抵達目的地的路途中都是有用的。傳輸層（TCP、UDP）請求被封裝成了傳輸層數(shù)據包IP層（增加源和目的地的 IP 地址等信息）當數(shù)據包進入到數(shù)據鏈路層之后，與 MAC 地址相關的信息就會加諸其上，隨后數(shù)據包就會被推送到物理層。這樣一

6、串“0”和“1”就會從你的網卡里發(fā)送到物理媒介中去。數(shù)據鏈路層增加MAC 地址相關的信息物理層如果數(shù)據包的目的地沒有直接連接在源計算機上，那么根據源計算機上存儲的路由信息，數(shù)據包就會傳送到最近的網絡節(jié)點上去。網絡中有各種不同的節(jié)點，比如路由、網橋、網關等等。每一種都有重要的作用，例如路由用來傳送 IP 包，網橋用來連接不同協(xié)議的異構網絡。如果我們考慮一個簡單的網絡的話，路由就是將數(shù)據包從源送到目的地的最主要的角色。數(shù)據包離開源計算機后，與其相連的路由（數(shù)據要先發(fā)送到這里）的 MAC 地址就是這個包的目的 MAC 地址。數(shù)據包到達該路由之后，路由就會做下面幾件事情數(shù)據包到達該路由之后，路由就會做

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段數(shù)量。TTL是IPv4包頭的一個8 bit字段），重新計算數(shù)據包的校驗和重新計算數(shù)據包的校驗和（校驗和(checksum)，在數(shù)據處理和數(shù)據通信領域中，用于校驗目的地一組數(shù)據項的和。它通常是以十六進制為數(shù)制表示的形式。如果校驗和的數(shù)值超過十六進制的FF,也就是255. 就要求其補碼作為校驗和。通常用來在通信中，尤其是遠距離通信中保證數(shù)據的完整性和準確性。）。搜索其路由表搜索其路由表，以檢查其中有沒有數(shù)據包的目的 IP 所對應的主機。如果有，路由就將該包發(fā)到相

8、應的主機。如果沒有，就從路由表中搜索源于該目的 IP 的網絡的地址。如果有的話就將該包發(fā)送到這個特定的網絡。如果上面的兩次搜索都失敗的話，該數(shù)據包就被發(fā)送到路由表中指定的默認路由。上面的所有情況中，不論數(shù)據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 地址不斷從一個路由變?yōu)榱硪粋€。就是這樣，數(shù)據包從一臺路由到下一臺路由，直到它抵達終點。HTTP GET 請求到達目的地之后，數(shù)據包首先抵達物理層，該層向 CPU 發(fā)送一個 IRQ （IRQ全稱為Interrupt Request，即是“中斷請求”的意思，IRQ的作用就是在我們所用的電腦中，執(zhí)行硬件中斷請求的動作，比如我們需要讀取硬盤中的一段數(shù)據時，當數(shù)據讀取完畢，硬盤就通過IRQ來通知系統(tǒng)，相應的數(shù)據已經寫到指定的內存中了）來告訴 CPU 有數(shù)據到了，需要處理。物理層發(fā)送IRQCPU數(shù)據包當數(shù)據被送到數(shù)據鏈路層后，就會檢查它的 MAC 地址來確認該數(shù)據包確實發(fā)到這臺計算機的。如果上述檢查通過的話，數(shù)據包就會傳到 IP 層。在這里會檢查數(shù)據包的 IP 地址以及其校驗和，隨后將其傳送到相應的傳輸層。數(shù)據鏈路層檢查MAC地址IP層檢查數(shù)據包的IP地址以及其校驗和傳輸層這些都完成了之后，該信息（在我們的例子里是