网络的封包与拆包

一、网络的封包和拆包

1. TCP/IP协议的体系结构



• 分层结构：
  • 应用层(Telnet、FTP、HTTP、DNS、SMTP等)
  • 传输层(TCP/UDP)
  • 网络层(IP、ICMP、IGMP)
  • 网络接口和物理层(以太网、令牌环网、FDDI等)
• 工业标准：TCP/IP协议是Internet事实上的工业标准，共分为四层结构
• 空间划分：
  • 应用层运行在用户空间
  • 传输层及以下运行在内核空间

2. 数据的封装与传输过程

• 封装过程：
  • 应用层：原始用户数据(data)
  • 传输层：添加TCP头(20字节)
  • 网络层：添加IP头(20字节)
  • 物理层：添加以太网头(14字节)和CRC校验(4字节)
• 传输特点：
  • 每层将上层数据视为透明传输
  • 通过系统调用(socket编程)实现用户空间到内核空间的转换
• 拆包过程：
  • 硬件接收后存入网卡RAM
  • 驱动逐层拆解：物理层→网络层→传输层→应用层
  • 最终还原原始用户数据(data)

3. TCP/IP协议下的数据包

• 包结构组成：
  • 以太网头(14字节)
  • IP头(20字节)
  • TCP头(20字节)
  • 应用数据(46-1500字节)
  • CRC校验(4字节)
• 传输范围：
  • 完整包大小：64-1518字节
  • 有效载荷范围：46-1500字节(从IP头开始计算)

4. 封包和拆包知识点总结

• 关键概念：
  • MTU(Maximum Transmission Unit)：
    • 最大传输单元，由网络类型决定
    • 以太网MTU=1500字节(从IP头到用户数据)
    • 静态参数，仅与网络类型相关
  • MSS(Maximum Segment Size)：
    • 最大分段大小，指纯用户数据部分
    • 以太网中MSS=1460字节(当MTU=1500时)
    • 动态参数，受网络线路质量等因素影响
• 协议开销：
  • 头部信息属于传输开销
  • 实际有效数据仅占部分比例
  • 优化传输应考虑减少协议开销

二、知识小结

知识点	核心内容	考试重点/易混淆点
网络分层模型	工业标准分为四层（应用层、传输层、网络层、物理层），各层协议与作用	区分内核空间（传输层及以下）与用户空间（应用层）
封包与拆包流程	数据从应用层→传输层（加TCP头）→网络层（加IP头）→物理层（加以太网头/CRC校验）的封装过程；接收端逆向拆包	MTU（1500字节）与MSS（1460字节）的区别：前者含协议头，后者仅用户数据
TCP协议特性	FTP基于TCP实现可靠传输，通过头部信息（如TCP头20字节）保障稳定性	TCP头部长度固定，但应用层协议（如FTP）可能附加额外头部
硬件层处理	网卡驱动添加CRC校验（4字节），物理层头部（如以太网头14字节）可能被路由器替换	硬件CRC校验由网卡自动完成，与软件无关
协议头结构	以太网包组成：14字节头+20字节IP头+20字节TCP头+用户数据+4字节CRC	包长范围：64~1518字节（含头部与CRC）