网络技术理论：包片段帧数据报和段

Posted 2022-01-29 一口Linux

1. 概述

网络使信息的传输和共享变得更加容易，互联网使我们能够在本地网络或全球范围内的公司内部共享信息，共享时，数据以字节表示。

数据字节在 OSI 网络模型中具有特定格式，因为每一层都有其特定的单位，数据单元还取决于使用的协议或连接。

在本教程中，我们将介绍网络中最常用的数据单元，即数据包、片段、帧、数据报和段，我们将解释每一个，然后是一个例子。

2. 数据包

通过网络进行通信时，发送和接收文件和信息很重要，网络中源和目的地之间通信的基本单位是数据包。

通过网络发送的数据被分成数据包，这些数据包由目标设备重新组合，将数据分成数据包允许网络管理不同的带宽、路由和多个相互独立地共享数据和接收数据包的连接设备。

它可以更轻松地重新传输丢失的数据或中断的数据，数据包是OSI 模型中网络层内的数据单元。

每个数据包都包含带有源和目标 IP 地址的报头、协议规范字段、数据、尾部、协议版本等，尾部字段包含有关纠错和其他标识标志的信息。

我们举个电子邮件的例子，当用户点击“发送”按钮时，相关操作就会执行，消息将通过 OSI 模型层，直到到达应创建数据包的网络访问层。

我们将通过电子邮件发送的数据格式化为一个数据包，其中包含有关使用的协议、纠错、发送方和接收方的 IP 地址（分别为源和目标）以及电子邮件文本的信息：

3. 片段

在每个网络中，要传输的数据都有一个最大大小，称为MTU（最大传输单元），数据包通常可能大于最大大小，因此每个数据包也被分成更小的数据块，称为片段，网络层负责分片。

由于每个网络都有自己的 MTU 容量，因此传输需要对数据包进行分段，接收器将 IP 片段重新组合成数据包并将它们转发到更高层。

当网络层收到数据包时，它会检查数据包的 MTU，如果数据包长度大于 MTU，网络层会检查与数据包关联的Don't Fragment (DF)标志，如果 DF = 1，我们丢弃数据包，否则，网络层决定片段的大小，创建头部，将片段封装在头部中，并将它们发送到下一层：

继续以电子邮件为例，假设其数据包的大小为 1000 字节，并且传输单元的最大大小等于 300 字节，则在这种情况下，数据包将被分成几部分，如下所示：

4. 框架

就像数据包一样，帧是网络中消息的一小部分，它有助于识别数据并确定其解码和解释方式，数据包和帧之间的主要区别在于与 OSI 层的关联。

数据包是网络层中使用的数据单位，而帧是OSI 模型的数据链路层中使用的数据单位，一个帧比一个数据包包含更多关于传输消息的信息。

在组网中，存在两种类型的帧：定长帧和变长帧。

在定长帧中，帧的大小用作分隔符，因此不需要为帧设置边界。

在可变长度帧中，很难确定帧的开始和结束，因此，必须定义帧的开始和结束。

帧与数据包没有太大区别，它们包含有关数据的更多信息，成帧过程包括在数据包中添加一些额外的字节，将其转换为帧：

5. 数据报

数据报表示网络中传输的数据单元，在网络中传输的数据被分成更小的部分，称为数据报。

在数据报中，我们经常分割数据并在没有预定义路由的情况下从源传输到目的地，我们也不能保证交付到接收端的顺序。

虽然TCP使用的面向连接的协议的数据包，数据包在使用UDP，使其携带的信息较少，因为他们并不需要有从目的地的响应消息。

传输层使用数据报作为传输数据的单位。数据报包括报头、目标和源的 IP 地址以及数据。

数据报的问题在于它无法管理后续或先前的数据通信，同样对于单次传输，数据报最多可以容纳65535 非常小的数据字节。

在我们使用 UDP 协议发送电子邮件的情况下，将没有数据包而是数据报，传输的信息如下图所示：

6. 细分

一个段是一个数据包的碎片，每个数据包中都有一个 TCP 标头，除了源端口和目标端口外，它还包含校验和字段，以确保通过网络传输的数据的正确性，网段提高了网络性能的效率并提高了安全性。

如果我们用 TCP 连接发送电子邮件，那么传输层中存在的完成操作的数据就是一个段的例子，电子邮件数据包将变为：

7. 结论

在本教程中，我们介绍了计算机网络中的各种数据单元，我们通过示例详细讨论了数据单元，如数据包、片段、帧、数据报、段。

这些与 OSI 模型中的一层相关联的设计数据载体拥有独特的信息，允许它们中的每个人在 OSI 模型中完成非常特定的任务。