1.2 分析数据在网络中的传输过程

开放系统互联七层参考模型和TCP/IP的四层模型各有其优、缺点，前者过于复杂，后者网络接口层过于简单。我们这里使用两者结合的五层模型来分析数据的传输过程，如图1.3所示是两个局域网通过广域网互联，处于局域网的计算机A与处于远程局域网的计算机B之间的数据传输过程。

应用程序1的数据送给了计算机A的应用层，应用层利用应用层协议格式来封装数据，给数据加一个应用层的协议头，封装后的数据称为应用层协议数据单元；应用层协议数据单元通过层间接口交给传输层，传输层利用TCP（或UDP）协议对应用层协议数据单元进行封装，也是在应用层协议数据单元前加上传输层的协议头，封装后的数据称为TCP（或UDP）报文，报文头中有源和目的端口号；报文通过层间接口交给互联层，互联层利用IP协议对报文进行分组、编号、封装，封装后的数据称为IP数据报（或报文分组），数据报头中有源和目标IP地址；IP数据报通过层间接口交给数据链路层，数据链路层采用以太网协议（或其他局域网协议）等对IP数据进行封装，封装后的数据称为帧，数据链路层协议封装时会加帧头和帧尾，帧头中包含源和目标MAC地址（物理地址），帧尾中包含帧校验信息；数据帧以比特流的形式交给物理层后，从网卡接口进入局域网。

图1.3 数据在网络中的传输过程

比特流经过局域网到达路由器1入口后，物理层会将比特流交给数据链路层，数据链路层会将比特流以以太网帧格式组织成帧，进行差错校验。然后去掉帧头和帧尾，剩下IP数据报交给互联层。根据数据报的目标IP地址选择路由后，数据报又被交给了数据链路层，数据链路层再用广域网协议（协议根据具体的广域网而不同）封装数据报，封装后的广域网数据帧被交给物理层，以比特流的形式从路由器出口进入广域网。

比特流经过广域网到达路由器2入口后，物理层会将比特流交给数据链路层，数据链路层会将比特流以广域网帧格式组织成帧，进行差错校验。然后去掉帧头和帧尾，剩下数据报交给互联层。根据数据报的目标IP地址选择路由后，数据报又被交给了数据链路层，数据链路层再用以太网协议封装数据报，封装后的以太网数据帧被交给物理层，以比特流的形式从路由器出口进入以太网。

比特流通过以太网到达目的计算机B后，物理层会将比特流交给数据链路层，数据链路层会以以太网帧格式组织成帧，进行差错校验。然后去掉帧头和帧尾，剩下数据报交给互联层。互联层确认目标IP是本机后，拆去IP封装，将报文交给传输层，传输层校验后，拆去本层封装，通过协议端口交给应用层，应用层处理后，拆去应用层封装，交给目标应用程序2。

从数据在网络中的传输过程我们可以看出，服务是上下的，协议通信是水平的。上层利用下层提供的服务，上下层协议不进行通信，只通过层间接口交换数据，两个相同层次的实体才会进行通信，通信需要遵循共同的协议。

网络中不同节点的相同层次的实体感觉不到数据的变化，好像是相同层实体之间直接交换数据。

网络层的数据报永远保持不变，而数据链路层的帧在每个节点都要拆封、封装，数据帧头和帧尾一直在改变。也就是说，源和目标MAC地址一直在变，而源和目标IP地址却保持不变。