上层协议是如何使用下层协议提供的服务的呢


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2020-9-1 点击量：

　　上层协议是如何使用下层协议提供的服务的呢？其实这是通过封装（encapsulation）实现的。应用程序数据在发送到物理网络上之前，将沿着协议栈从上往下依次传递。每层协议都将在上层数据的基础上加上自己的头部信息（有时还包括尾部信息），以实现该层的功能，这个过程就称为封装，如图1-4所示。

　　经过TCP封装后的数据称为TCP报文段（TCP message segment），或者简称TCP段。前文提到，TCP协议为通信双方维持一个连接，并且在内核中存储相关数据。这部分数据中的TCP头部信息和TCP内核缓冲区（发送缓冲区或接收缓冲区）数据一起构成了TCP报文段，如图1-5中的虚线框所示。

　　当发送端应用程序使用send（或者write）函数向一个TCP连接写入数据时，内核中的TCP模块首先把这些数据复制到与该连接对应的TCP内核发送缓冲区中，然后TCP模块调用IP模块提供的服务，传递的参数包括TCP头部信息和TCP发送缓冲区中的数据，即TCP报文段。经过UDP封装后的数据称为UDP数据报（UDP datagram）。UDP对应用程序数据的封装与TCP类似。不同的是，UDP无须为应用层数据保存副本，程序数据的封装与TCP类似。不同的是，UDP无须为应用层数据保存副本，因为它提供的服务是不可靠的。当一个UDP数据报被成功发送之后，UDP内核缓冲区中的该数据报就被丢弃了。如果应用程序检测到该数据报未能被接收端正确接收，并打算重发这个数据报，则应用程序需要重新从用户空间将该数据报拷贝到UDP内核发送缓冲区中。
　　
　　经过IP封装后的数据称为IP数据报（IP datagram）。IP数据报也包括头部信息和数据部分，其中数据部分就是一个TCP报文段、UDP数据报或者ICMP报文。我们将在第2章详细讨论IP数据报的头部信息。
　　
　　经过数据链路层封装的数据称为帧（frame）。传输媒介不同，帧的类型也不同。比如，以太网上传输的是以太网帧（ethernet frame），而令牌环网络上传输的则是令牌环帧（token ring frame）。以以太网帧为例，其封装格式如图1-6所示。

　　以太网帧使用6字节的目的物理地址和6字节的源物理地址来表示通信的双方。关于类型（type）字段，我们将在后面讨论。4字节CRC字段对帧的其他部分提供循环冗余校验。
　　
　　帧的最大传输单元（Max Transmit Unit，MTU），即帧最多能携带多少上层协议数据（比如IP数据报），通常受到网络类型的限制。图1-6所示的以太网帧的MTU是1500字节。正因为如此，过长的IP数据报可能需要被分片（fragment）传输。
　　
　　帧才是最终在物理网络上传送的字节序列。至此，封装过程完成。

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