传输

数据的传输过程

⽬录

前⾔

当给朋友写⼀封信时，⼀定会遵照⼀个约定俗成的信件格式去写信。例如，在开头写对收信⼈的称呼，接下来是问候语“你好”等，中

间是信的内容，最后落款⾃⼰的姓名、⽇期等。那么，这个书信格式及通信采⽤的语⾔实际上就是和朋友之间的协议，只有遵照这个协议，

对⽅才能读懂信。

写好了信，要将信装在信封中。在信封上，要书写收信⼈的地址和姓名等，再将信交给邮局。邮局根据收信⼈的⽬的地址，将信件再次

封装成⼤的包裹，通过运输部门发往⽬的城市。运输部门会将信件的包裹送达⽬的地的邮局。⽬的地的邮局会将信件送达收信⼈⼿中。在这

个寄信的例⼦中，⼀封信的传输需要经过三个层次。⾸先发信和收信的双⽅是这个过程中的最⾼层，位于下层的邮局和运输部门都是为了最

⾼层之间的通信在服务。寄信⼈与收信⼈之间要有⼀个约定，这个协议保证收信⼈能读懂寄信⼈的信件。两地的邮局和运输部门之间也有约

定，如包裹的⼤⼩、地址的书写⽅式、运输到站的时间等。

邮局是寄信⼈和收信⼈的下⼀层，为上⼀层提供服务，邮局为寄信⼈提供服务时，邮筒就是两个层之间的接⼝

⼀、数据封装过程

数据封装是在原始数据的基础上，⾃上⽽下的加⼊⼀些额外的信息的过程

1）应⽤层传输过程：数据被特殊的编码转化为⼆进制数据，这也是应⽤层在⽹络数据传输过程中最⼤的贡献。

2）传输层传输过程：在传输层，上层数据被分割成⼩段的数据段，并为每个分段后的数据封装TCP头部。TCP有个关键的字段信息—

端⼝号，⽤于表⽰上层的协议或应⽤程序，确保上层应⽤数据的正常通信。

3）⽹络层传输过程：在传输层，上层数据被封装新的报⽂头部—IP头部。IP头部有关键的信息—IP地址，由32位⼆进制数组成，⽤于标

识⽹络逻辑地址

4）数据链路传输过程：在数据链路层，上层数据被封装⼀个MAC头部，内部有关键的信息—MAC地址，由48位⼆进制组成。

5）物理层传过程：将这些⼆进制数字组成的⽐特流转化为电信号在⽹络中传输。

⼆、数据解封过程

数据被封装完毕通过⽹络传输到接收⽅后，将进⼊数据的解封装过程，这将是封装过程的⼀个

逆过程。

在物理层，⾸先将电信号转换成⼆进制数据，并将数据送⾄数据链路层。在数据链路层，将查看⽬标MAC地址，判断其是否与⾃⼰的

MAC地址吻合，并据此完成后续处理。如果数据报⽂的⽬标MAC地址就是⾃⼰的MAC地址，数据的MAC头部将被“拆掉”，并将剩余的

数据送⾄上⼀层；如果⽬标MAC地址不是⾃⼰的MAC地址，对于终端设备来说，它将会丢弃数据。在⽹络层与在数据链路层类似，⽬标IP

地址将被核实是否与⾃⼰的IP地址相同，从⽽确定是否送⾄上⼀层；到了传输层，⾸先要根据TCP头部判断数据段送往哪个应⽤层协议或应

⽤程序，然后将之前被分组的数据段重组，再送往应⽤层；在应⽤层，这些⼆进制数据将经历复杂的解码过程，以还原发送者所传输的原始

信息。

三、数据传输的基本概念

3.1）PUD

对于OSI参考模型⽽⾔，每⼀层都是通过PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)来进⾏通信的；⽽对于TCP/IP五层结构，也可以

沿⽤这个概念。PDU是指同层之间传递的数据单位。例如，TCP/IP五层结构体系中，上层数据被封装TCP头部后，这个单元称为段

(Segment)；数据段向下传到⽹络层，被封装IP头部后，这个单元称为包(Packet)；数据包继续向下传送到达数据链路层，被封装MAC头

部后，这个单元称为帧(Frame)；最后帧传送到物理层，帧数据变成⽐特(Bits)流；⽐特流通过物理介质传送出去。

层名称传输层⽹络层数据链路层物理层

数据单位数据段数据包数据帧⽐特流

3.2）常见硬件设备与五层模型的对应关系

层名称应⽤层传输层⽹络层数据链路层物理层

典型设备计算机防⽕墙路由器交换机⽹卡

3.3）发送⽅与接收⽅各层之间必须采⽤相同的协议才能建⽴连接，实现正常的通信。

应⽤层之间必须采⽤相同的编码、解码规则，才能保证⽤户信息传输的正确性：传输层之间必须采⽤相同的端⼝号与协议对应关系，才

能保证上层应⽤进程间的通信：⽹络层之间必须采⽤相同的逻辑寻址过程才能保证数据不会传输到错误的⽬的地。如果数据链路层采⽤的协

议不同，接收⽅甚⾄不能“理解”数据的内容；如果物理层的硬件接⼝规格不同，接收⽅甚⾄连信号都⽆法接收到。

总结

从这个过程我们可以看出，数据在传输过程中不断地进⾏着封装和解封装的过程，中间设备属于哪⼀层就在哪⼀层对数据进⾏相关的处

理，以实现设备的主要功能。也正因如此，我们称TCP/IP五层模型为“参考”模型，参考这五层模型可以帮助我们很好地研究⽹络中的设

备及设备⼯作过程中遵守的协议。