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网络数据分层封装与解封过程的详细说明

news 2025/7/22 9:49:05

网络数据分层封装全流程

数据封装流程（发送端）- CSDN优化版

OSI层次	封装动作	数据单元	关键头部信息示例
应用层	添加应用层协议头部	报文(Message)	`GET /index.html HTTP/1.1` `Host: www.example.com`
表示层	数据加密/压缩	PPDU	`TLSv1.3 Record Layer` `Content Type: Application Data`
会话层	添加会话控制标识	SPDU	`SIP Call-ID: xyz@192.0.2.1` `Session-ID: 1654873295`
传输层	添加端口号/控制标识	段/数据报(Segment)	TCP: `[源端口12345][目标端口80][序列号1]` UDP: `[源端口53][目标端口53][长度76]`
网络层	添加IP地址/路由信息	包(Packet)	`[源IP 192.168.1.100]` `[目标IP 93.184.216.34]` `[TTL 64]`
数据链路层	添加MAC地址/帧控制	帧(Frame)	`[目标MAC 00:1A:2B:xx:xx]` `[源MAC 0C:54:15:yy:yy]` `[类型 0x0800]`
物理层	信号转换	比特(Bits)	`10101011... → 曼彻斯特编码/光脉冲`

关键头部字段解析表

头部字段	核心作用	典型值变化/示例
TTL	防止路由环路	每过1路由器减1：64→63→62
协议号	标识上层协议	TCP=6, UDP=17, ICMP=1
序列号	TCP可靠性保证	首字节Seq=1 → 下一包Seq=1481
CRC	帧完整性校验	计算所有字节的哈希值

HTTP请求封装全流程示例

处理阶段	数据变化
原始数据	`GET /index.html HTTP/1.1`
应用层封装	`[HTTP头] GET /index.html HTTP/1.1\r\nHost: www.example.com\r\n`
传输层封装	`[TCP头][源端口:12345][目标端口:80][Seq=100] + 应用数据`
网络层封装	`[IP头][源IP:192.168.1.100][目标IP:93.184.216.34][TTL=64] + TCP段`
链路层封装	`[帧头][目标MAC][源MAC][类型0x0800] + IP包 + [CRC校验]`
物理层转换	`01101010 → 网线电压/光脉冲`

数据解封（接收端）

物理层 → 接收比特流
数据链路层 → 校验CRC+拆帧头
网络层 → IP目标地址分析
传输层 → TCP段重组
会话层 → 会话ID验证
表示层 → 数据解密
应用层 → 交付原始数据

核心封装技术精讲

1. 跨层协作机制

ARP协议联动：
当目标MAC未知时：

发送ARP广播：Who has 192.168.1.1? Tell 192.168.1.100
收到ARP响应：192.168.1.1 is at 00:1A:2B:xx:xx

MTU分片控制：
以太网MTU=1500B时的TCP分片：

[IP头20B][TCP头20B][数据1460B] → 包1
[IP头20B][TCP头20B][剩余数据200B] → 包2

2. 完整HTTP请求封装示例

原始应用数据：GET /index.html HTTP/1.1
逐层封装结果：

# 应用层添加HTTP头
[HTTP] GET /index.html HTTP/1.1\r\nHost: www.example.com\r\n# 表示层TLS加密
[TLS] Content-Type: application_data\nEncrypted_data: x7F2E...# 传输层TCP封装
[TCP头][源端口:12345][目标端口:80][Seq=100][Win=65535]# 网络层IP封装
[IP头][源IP:192.168.1.100][目标IP:93.184.216.34][TTL=64]# 数据链路层成帧
[帧头][目标MAC:00-1A...][源MAC:0C-54...][Type:0x0800][数据][CRC:0xA7B3]# 物理层转换
01101010 → 网线差分电压/光纤光脉冲