数据是如何通过网络传输的（网络分层）

要想知道数据是怎么传输的，先要了解网络是如何分层，那么网络都分几层呢？

我们都知道，数据网络的传输的信号是0、1，在物理层上面，就是电缆信号的传输，实际上物理层传输的信号，不具备任何的识别价值；

那么首要了解的“数据链接层”就应运而生，这一层遵循的是以太网协议，其实就是用来规定电信信号的分组标准，将传输在物理层的0、1信号形成一组，称为“一个数据包”，每一个数据包可以称为“帧”，每一个帧由标头（HEAD）+数据（DATA）组成

在原始交换机传输数据时代，是不需要“网络层”的，因为数据链路层，包含计算机的MAC地址（计算机的唯一标识），理论上，依靠MAC地址发送从技术上是可以实现的，但是有一个严重的缺陷，以太网是采用广播的方式发送数据包，所有成员人手一包，效率极低，而局限于发送者所在同一个子网路中，如果两台计算机处于不同子网路，广播是传不过去的；互联网是无数子网路共同组成一个巨型网路，很难将所有计算机发到同一个子网路中，这几乎是不可能的。

接下来说网络层，协议是IP协议，这是一层是一个很重要的协议，主要是告知对方的地址（IP地址和MAC地址），IP地址是计算机的目标节点，一个IP节点，可能对应多台的分布式机器，就像我们的路由对外的IP是一个，但是可以接入多台设备

互联网上每台计算机，都会分配到一个IP地址，这个地址也是对应其计算机的物理地址

目前IP协议是第四版，简称IPV4，网络地址是由32位二进制组成，4个字节的长度，每个字节的最大长度0-255，由(0-255).(0-255).(0-255).(0-255)组成

网络层数据包HEAD+DATA，对应着以太网协议的数据包中的DATA

数据链路层数据包 = HEAD + DATA

网络层数据包 = HEAD + IP (HEAD + DATA)

网络IP层的HEAD，存放着发送和接收方的IP地址

我们知道数据链路层的HEAD存放着MAC地址，这样的设计如何在网络层知道对方的MAC地址？

是通过ARP协议找到对方的MAC地址，后期会详细介绍到

接下来，说说“传输层”，包含两个重要的协议，UDP协议和TCP协议，传输层是确定端口到端口的通信，在计算机中不同运行的程序客户端对应的端口（0-65535）不同，是一个16位二进制大小，其中0-1023端口是被系统占用，其它可供程序使用

以后，我们还会讲的到QUIC（Quick UDP Internet Conntions）是谷歌发明的新传输协议

从传输层面来讲，UDP和TCP协议没有区别，传输的数据包的结构也都是一致，

数据链路层数据包 = HEAD + DATA

网络IP层数据包 = HEAD + IP （HEAD + DATA）

传输层UDP/TCP数据包 = HEAD + IP (HEAD + UDP/TCP（HEAD + DATA）)

传输层的HEAD存放着端口号

从数据传输的可靠性来说，TCP保证了网络的可靠性，通过TCP三次握手和四次挥手，确保了网络传输的可靠性

UDP是一种不可靠的传输，理论上没有长度的限制，不过为了保证传输的速率，还是要一定的限制，一个数据包的长度一般不会超过一个IP协议的数据包的长度，确保单个UDP的数据包在IP网络层无需再进行分割

最后说说“应用层”，应用也是我们最常使用的协议层，例如DNS，HTTP，FTP等等

数据链路层数据包 = HEAD + DATA

网络IP层数据包 = HEAD + IP （HEAD + DATA）

传输层UDP/TCP数据包 = HEAD + IP (HEAD + UDP/TCP（HEAD + DATA）)

应用层数据包 = 传输层的UDP/TCP数据包的DATA，可以做任何的扩展

总结：

以整体网络分层的应用结构上来说，就好比：给一个节点发送消息，消息的格式和内容是是对应的应用层处理的逻辑；

首先要知道接收消息节点的IP地址，MAC地址，以及对应的端口号，这三个分别对应着网络层，数据链路层和传输层

知道了对方计算机的IP地址,以及对应的IP下，分布式节点的MAC地址，通过IP和MAC地址就能确保知道了唯一的计算机，一个计算机可以运行多个客户端，通过传输层的端口号就能确保信息接收方的应用程序，否则会出现发一个QQ消息的数据包而是被钉钉应用程序接收到

应用层/表示层，会话层（DNS，HTTP，FTP，SMTP，SNMP，Telnet）

传输层（TCP,UDP）

网络层（IP协议）

数据链接层（以太网协议）

物理层（0/1）