18张图让你秒懂数据在网络中到底是如何传输的

发布于 2021-09-27 08:23

优质文章，及时送达

你有想过吗，在计算机网络当中，数据是怎么样保证准确的从客户端发送到服务器端的？中间涉及到了哪些理论？

这篇文章分享的18张图，希望能助你理清数据传输的全过程。

01 客户端各层对数据的封装

java实现客户端的代码如下：

应用层会指定发送的服务器的域名（或者IP）和端口号、以及要发送数据的内容，传递给下一层传输层。

传输层会在把应用层的报文当成自己的数据，然后在前面拼接源端口号，和目标端口号。

其中源端口号就是客户端进程监听的端口号，这个端口号一般不是固定的，由操作系统在49152~65535范围内动态分配，而目标端口号就是服务器接收数据的端口号，一般是固定的，在java代码中会指明。

网络层会在传输层报文的基础上增加源IP和目标IP，其中源IP就是本地网卡的IP地址，目标IP是服务器的IP，如果java代码中指定的是服务器的域名。

那么，首先需要通过DNS服务器将域名解析为IP，域名解析的流程：

先查浏览器缓存->操作系统缓存->hosts文件->DNS服务器。

数据链路层会在网络层的基础上增加源MAC地址和目标MAC地址，其中源MAC地址就是本机网卡的MAC地址，目标MAC地址是下一跳网络设备（一般是交换机或路由器）的MAC地址。

注意，目标MAC地址一般不是服务器的MAC地址（如果客户端和服务器端在同一个网段，那么目标MAC地址就是服务器的MAC地址），因为客户端根本就无法得知服务器的MAC地址，所以数据链路层采用下一跳的机制转递数据。

那么怎么知道我的下一跳是谁呢？

下面就要请出ARP协议了，ARP会发出一个广播，告诉全世界：“大家好，我的IP地址是192.168.1.6，我的MAC地址是00-50-56-C0-88-01”

当同一个网段上的主机接收到ARP报文时，会将这些信息添加自己的ARP缓冲区中的ARP列表，同时将自己的IP地址和MAC地址回应给发送者，这样每个位于同一个网段的主机都有整个网段内各个主机的IP与MAC地址的对应关系了。

ARP列表的具体内容如下：

现在我的目标IP是192.168.3.6，又不在这个ARP列表中，那我怎么知道目标MAC地址要填啥呢？填下一跳的MAC地址，那么下一跳是又是谁呢？这里就要请出路由表了。

这个路由表是计算机的路由表，而不是路由器的路由表，这个路由表怎么来的呢？根据/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0这个文件生成的。

那么这个路由表怎么使用呢？将目标IP与每一条记录的子网掩码（Genmask）一一按位与运算，匹配度最高的Destination字段的IP就是下一跳的IP192.168.1.100，也就是网关地址GATEWAY，然后根据下一跳的IP去查ARP列表获得MAC地址00-30-F2-C1-2E-89。

就这样客户端完成了对报文的组装，交给物理层把数据从网卡发送出去，发送到交换机A。