網路技術 資料封裝

2022-05-09 02:15:07 字數 2965 閱讀 3419

資料封裝

當主機向其他的裝置跨網路傳輸資料時,資料就要進行封裝,就是在osi模型的每一層加上協議資訊。每一層只與接收裝置上相應的對等層進行通訊。

為了實現通訊並交換資訊,每一層都使用協議資料單元(protocol data units,pdu)。在模型中的每一層,這些含有控制資訊的pdu被附加到資料上。它們通常被附加到資料字段的報頭中,但它們也可被附加在資料字段的報尾中。

在osi模型的每一層,通過封裝使每個pdu被附加到資料上,而且每個pdu~g有特定的名稱,其名稱取決於在每個報頭中所提供的資訊。這種pdu資訊只能由接收方裝置中的對等層讀取,在讀取之後,報頭就被剝離,然後把資料交給上一層。

圖1.23顯示了pdu,以及pdu怎樣給每一層附加控制資訊。這個圖演示了上層使用者資料怎樣被轉換,以便在網路上進行傳輸。然後資料流被送到傳輸層,通過傳送同步包,傳輸層能夠建立一條到接收方裝置的虛電路。然後資料流被分割成更小的塊,並根據協議建立乙個傳輸層報頭(乙個pdu),然後將它附加到資料字段的報頭中。現在,這種資料塊就稱為資料段。每個資料段要進行排序,以便資料流能夠在接收方精確地重現,與它在傳送時的順序完全一樣。

然後,每個資料段被交到網路層,以便通過網際網路絡實現網路定址和路由選擇。在網路層,使用邏輯定址(比如ip)將每個資料段送到正確的網路中。網路層協議向來自傳輸層的資料段中新增控制報頭,現在所得到的資料塊就稱為資料報或資料報。記住,傳輸層和網各層一起工作,以在接收方主機中乖建資料流,似它們並小將它們的pdu放在乙個本地網段上一這是得劍有關路由器或主機資訊的惟一方式。

圖1.23資料封裝

資料鏈路層負責從網路層接收資料報並將它們放到網路介質(有線或無線)上。資料鏈路層將每個資料報封裝成幀,幀的報頭中包含了源和目的主機的硬體位址。如果目的裝置在乙個遠端網路中,幀就會被送往路由器,以通過網際網路絡傳送到目的地。一旦它到達了目的網路,就會使用乙個新的幀將資料報送往目的主機。

為了將幀送到網路上,它首先必須被轉換成數碼訊號的形式。幀實際上是l和0的邏輯組,物理層負責將這些數值封裝為數碼訊號,在同乙個本地網路中就可以直接傳輸了。接收方裝置將使數碼訊號實現同步,並從數碼訊號中提取出1和0,這時裝置就可以構建幀,執行迴圈冗餘校驗(crc),並根據幀的fcs欄位中的結果來檢驗資料是否被正確傳送。如果它們匹配,就從幀中取出資料報,然後丟棄剩餘的部分。這個過程就稱為解封裝。資料報被交到網路層,在這裡對位址進行檢查。如果位址匹配,就從資料報中取出資料段,然後丟棄剩餘的部分。在傳輸層對資料段進行處理,這裡將重建資料流,並向傳送方站點確認它收到了

每個資料塊。然後,它將資料流送往高層的應用程式。

在傳送方裝置中,資料封裝的過程如下:

1.使用者資訊被轉換為資料,以便在網路上傳輸。

2.資料被轉換為資料段,並在傳送方和接收方主機之間建立一條可靠的連線。

3.資料段被轉換為資料報或資料報,並在報頭中放上邏輯位址,這樣,每乙個資料報    都可以通過網際網路絡進行傳輸。

4.資料報或資料報被轉換為幀,以便在本地網路中傳輸。在本地網段上,使用硬體    (ethernet)位址惟一地標識每一台主機。

5.幀被轉換為位元流,並採用數字編碼和時鐘方案。

卜面用圖1.24來詳細解釋分層定址的概念。

請記住,資料流是從高層送往傳輸層的。作為技術員,我們確實不用關心資料流是從**來的,因為那是程式設計師關心的問題。我們的工作是可靠地重建資料流,並將它送往接收方裝置的高層。

圖1.24 pdu和分層定址

在進一步討論圖1.24之前,我們先討論埠號的概念,請大家一定要理解這些概念。傳輸層使用埠號來定義虛電路和上層的程序,如圖1.25所示。

傳輸層接收資料流,將它組合成段,並通過建立虛電路來建立可靠的會話。然後它將每個端排序(編號),並使用確認和流量控制。如果你正在使j~tcp,虛電路就由源埠號定義。記住,主機的源埠號是從1024開始分配的(從o到1023是為眾所周知的埠保留的)。當資料流在接收方主機中可靠地重建時,目的埠號就定義了準備接收資料流的上層程序(應用程式)。

既然我們理解了埠號的概念,以及它們是怎樣用在傳輸層的,現在讓我們再回到圖1.24。一旦傳輸層報頭資訊被新增到資料片中,它就變成了資料段並交給網路層,一起交付的還有目的ip位址(目的ip位址隨資料流一起從上層交給傳輸層,它是通過位於高層的名字解析方法——可能是dns——來找到的)。

網路層在每個資料段的前面新增報頭,並新增邏輯位址(ip位址)。在資料報中也有協議字段,用來描述資料是從**來的(即上層協議的型別,可能是udp或tcp)——你也可以將它看成是「誰擁有這個資料段」,當資料報到達接收方主機時,這就會使網路層將資料段交給正確的傳輸層協議。它也有描述資料從**來的協議字段(udp或tcp),因此當資料報到達接收方主機時,就可將資料交給正確的傳輸層協議。網路層負責找到目的地的硬體位址,這個硬體位址指示了資料報將被送到本地網路的哪一台主機中。通過使用位址解析協議(arp),就可以做到這一點。在第2章中將介紹位址解析協議。網路層的ip協議將檢視目的ip位址,並將此位址與它自己的源id位址和子網掩碼進行比較。如果是乙個本地網路請求,本地主機的硬體位址就通過arp請求來得到;如果資料報是被送往遠端主機的,ip協議就查詢預設閘道器(路由器)的ip位址。    j

然後,資料報就與本地主機或缺省閘道器的目的硬體位址一起被送交給資料鏈路層。資料鏈路層將在資料報的前面新增乙個報頭,並新增其他一些資料,從而將資料報變成了幀(我們稱之為幀,是因為在資料報中新增了報頭和報尾,這使得資料就像書擋或幀),這一切就如圖1.24所示。幀使用ether—type欄位來描述資料報來自網路層的哪乙個協議。現在,對幀迴圈冗餘校驗(crc),執行crc的結果就放在幀中的「幀校驗序列(fcs)」欄位中,就是幀的報尾。

圖1.25傳輸層的埠號

現在,幀就可以交付給物理層了,一次一位,在這裡將使用位定時規則來對數碼訊號中的資料進行編碼。網段中的每台裝置將與時鐘同步,並從數碼訊號中抽取出l和。來構建一幀。在重建出一幀之後,就執行crc,以確保幀是正確無誤的。如果一切正常,主機就檢查目的位址,看看幀是不是給它們的。

如果你對前面敘述的一切感到困惑不解,請不要著急。在第5章中,我們將仔細討論在網際網路絡中,資料是怎樣被封裝和**出去的

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