前面的話
上一篇中，介紹了網絡基礎。本文將詳細介紹客戶機在瀏覽網頁abc.com時，數據在網絡中的傳輸過程
以圖為例，PC1通過HTTP協議訪問位于Server上的網頁。那么，網頁數據在網絡中是如何傳輸的呢？下面是具體的實現步驟
客戶機處理
HTTP協議的職責是生成針對目標WEB服務器的HTTP請求報文，該報文就是需要傳遞的數據
下沉到傳輸層后，由于HTTP協議使用的是TCP協議，為了方便通信，將HTTP請求報文按序號分為多個報文段(segment)，并對每個報文段進行封裝。PC1使用本地一個大于1024以上的隨機TCP源端口(這里假設是1030)建立到目的服務器TCP80號端口(HTTPS協議對應的端口號是443)的連接，TCP源端口和目的端口被加入到報文段中，學名叫協議數據單元(Protocol Data Unit, PDU)。因TCP是一個可靠的傳輸控制協議，傳輸層還會加入序列號、窗口大小等參數
傳輸層封裝后的數據分段下沉到網絡層后，封裝網絡層的頭部，主要就是添加源和目的IP地址，成為數據包。用戶通常使用主機名或域名來訪問服務器，這時就需要通過應用層的DNS服務來通過域名查找IP地址，或逆向從IP地址反查域名。這里的源IP地址是193.1.1.2，目的IP地址是195.1.1.2
網絡層封裝后的數據包下沉到數據鏈路層，封裝幀頭和幀尾。幀尾是添加被稱做CRC的循環冗余校驗部分。幀頭主要是添加數據鏈路層的地址，即數據鏈路層的源地址和目的地址，用在以太網上的體現就是添加源MAC地址和目的MAC地址。PC1比較要去往的目標IP地址，發現服務器的IP地址195.1.1.2不在本地網絡中，PC1知道要發往不同網絡中的數據包，首先要發往網關，也就是圖中路由器R1快速以太網接口Fa0/0的1P地址193.1.1.1。PC1査詢本地的ARP緩存，如果找到193.1.1.1對應的MAC地址則進行封裝；如果在ARP緩存中沒有找到193.1.1.1對應的MAC地址，則使用ARP協議，査詢到網關對應的MAC地址 “00-11-BC-7D-25-03” 。于是，這里的源MAC地址是PC1的MAC地址“00-1B-24-7D-25-01”，目的MAC地址是網關的MAC地址 “00-11-BC-7D-25-03”
數據鏈路層封裝后的數據幀下沉到物理層，轉換成二進制形式的比特(Bit)流，從PC1的網卡發送出去。物理層的用途就是處理比特流，把比特轉換成電子、光學或微波信號。反之在接收端，物理層從傳輸媒體中重新得到這些信號，恢復成比特流，傳輸比特流到數據鏈路層
[注意]協議數據單元在應用層、表示層和會話層被稱做數據(Data)，在傳輸層被稱做分段(Segment)，在網絡層被稱做包(Packet)，在數據鏈路層被稱做幀(Frame)，在物理層被稱做比特(Bit)
[注意]目的MAC地址是路由器接口的MAC地址，而不是目的服務器網卡的MAC地址。因為MAC只是用在局域網內的尋址，如果封裝的是目的服務器的MAC地址，如何體現這個包是發往路由器的呢？假設封裝的目的MAC地址是服務器的MAC地址 “00-1B-24-7D-25-05”，這樣的數據包被傳到路由器后，路由器比較數據幀中的R的MAC地址，發現與本路由器接口的MAC地址不同，路由器丟棄這個包，數據包不被路由器轉發，更別想能到達目的服務器了
集線器處理
PC1發出的比特流到達集線器，集線器簡單地對比特流進行放大，從除接收端口以外的所有端口轉發出去。PC2接收到這個數據包，把比特流轉換成幀上傳到數據鏈路層，PC2比較數據幀的目的MAC地址，發現與本機網卡的MAC地址不同，PC2丟棄該數據幀，放棄處理
路由器1處理
路由器R1收到該比特流，轉換成幀上傳到數據鏈路層，路由器R1比較數據幀的目的MAC地址，發現與路由器接收端口Fa0/0(快速以太網，簡寫成Fa0/0，指的是0號插槽上編號為0的接口)的MAC地址相同，路由器知道該數據幀是發往本路由器的。路由器R1的數據鏈路層把數據幀進行解封裝，然后上傳到路由器R1的網絡層，路由器R1看到數據包的目的IP地址是195.1.1.2，并不是發給本路由器的，需要路由器進行轉發
路由器R1査詢自己的路由表，發現數據包應該從串行接口S1/1發出。路由器R1把數據包從Fa0/0接口交換到S1/1接口
此時R1并不能直接把這個數據包發出去，因為在R1的Fa0/0接口被解封裝，現在需要被重新再封裝。可以想象一個風雪交加的日子，進門的時候拿下帽子，出門的時候需要再戴上帽子。數據封裝也是這樣，在路由器的入接口解封裝，在路由器的出接口需要再封裝，和人取下帽子有區別的是，這里解封裝去掉的內容和再封裝加上去的內容是不一樣的。網絡層的封裝并沒有被解開，但并不意味著網絡層的信息一點都沒有改變，其實網絡層的數據包中源和目的IP地址都沒有被改變(除非在網絡地址轉換的情況下)，但TTL(生存周期)會減1。網絡層把數據包交給下層的數據鏈路層，數據鏈路層需要封裝二層的地址。串行鏈路不同于以太網，因為以太網是一個多路訪問的網絡，要定位到目的設備需要借助于MAC地址，但串行線路一般的封裝協議都是PPP(Point-to-Point Protocol,點到點協議)或HDLC(High-Level Data Link Control,高級數據鏈路控制協議)封裝，這種封裝被用于點對點線路，也就是說，一根線纜只連接兩臺設備，一端發出，另一端肯定可以收到。假設串行線纜上使用的是PPP協議，則數據鏈路層封裝的源和目的地址都是PPP
數據鏈路層封裝后的數據幀被傳到物理層，轉換成二進制形式的比特流，從路由器R1的S1/1接口發送出去
路由器2處理
路由器R2收到這個比特流，上傳至數據鏈路層，數據鏈路層去掉PPP的封裝。路由器R2査詢數據包的目的IP地址，發現該IP網絡直接連接在Fa0/0接口，路由器R2把數據包交換到Fa0/0接口。路由器查看本地的ARP緩存，如果找到195.1.1.2對應的MAC地址，則直接進行封裝；如果沒有找到，則發送ARP的查詢包。路由器R2發出數據幀的源地址是Fa0/0接口的MAC地址，目的地址是服務器網卡的MAC地址
數據鏈路層封裝后的數據幀被傳到物理層，轉換成二進制形式的比特流，從路由器R2的Fa0/0接口發送出去
交換機處理
路由器R2發出的比特流到達交換機，交換機除了對比特流進行放大外，還根據源MAC地址進行學習，根據目的MAC地址進行轉發。交換機根據數據幀中的目的MAC地址査詢MAC地址表，把比特流從對應的端口發送出去，交換機把比特流發往服務器，并沒有發往PC3
服務器處理
服務器接收到這個比特流，把比特流轉換成幀格式，上傳到數據鏈路層，服務器發現數據幀中的目的MAC地址與本網卡的MAC地址相同，服務器拆除數據鏈路層的封裝后，把數據包上傳到網絡層。服務器的網絡層比較數據包中的目的IP地址，發現與本機的IP地址相同，服務器拆除網絡層的封裝后，把數據分段上傳到傳輸層。傳輸層對數據分段進行確認、排序、重組，確保數據傳輸的可靠性。數據最后被傳到服務器的應用層
從PC1到Server的整個數據包流動過程，PC1執行OSI七層的封裝，然后把比特流傳到集線器；集線器在物理層把信號簡單放大后，把比特流傳到路由器R1；R1執行OSI下三層的處理后，再把比特流傳到路由器R2；R2執行OSI下三層的處理后，再把比特流傳到交換機；交換機執行OSI下二層的處理后，再把比特流傳到服務器
從這個流動過程中，可以發現數據流在中間設備上主要執行的是OSI下三層的操作，物理層的設備不改變幀的格式，廣播式轉發：數據鏈路層的設備也不改變幀的格式，但可以根據數據幀中的目的MAC地址進行轉發；網絡層的設備改變幀的格式，要執行幀的解封裝和再封裝，但不改變數據包中的源和目的IP地址
反向傳輸
服務器收到PC1發過來的數據后，對PC1進行響應。和PC1處理的過程類似，服務器也知道要發往一個遠程的網絡，數據鏈路層的目的MAC地址需要封裝網關的MAC地址；網絡層源和目的IP地址與PC1發送過來的包相反，即把源地址變成目的地址，目的地址變成源地址；傳輸層源和目的端口與PC1發送過來的包相反，即把源端口變成目的端口，目的端口變成源端口
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