数据包理解

从专业的角度来说，(网络协议)OSI就是一个开放的通信系统互联参考模型，也是一个定义的很好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。OSI的7层从下到上分别是7-应用层、6-表示层、5-会话层、4-传输层、3-网络层、2-数据链路层、1-物理层。

七层协议详解

物理层：是参考模型的最低层。该层是网络通信的数据传输介质，由连接不同结点的电缆与设备共同构成。主要跟功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。
数据链路层：四参考模型的第二层。主要功能是：在物理层提供的服务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
网络层：是参考模型的第三层。主要功能是：为数据在节点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能。
传输层：是参考模型的第四层。主要功能是：向用户提供可靠地端到端服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节。因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。
会话层：是参考模型的第五层。主要功能是：负责维扩两个结点之间的传输连接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。
表示层：是参考模型的第六层。主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方法，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
应用层：是参考模型的最高层。主要功能是：为应用软件提供了很多服务，比如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。

OSI七层协议中每一层的特征

第一层：物理层
机械性能：接口的形状，尺寸的大小，引脚的数目和排列方式等；
电气性能：接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率好平衡特性等；
工程规范：接口引脚的意义、特性、标准。
工作方式：确定数据位流的传输方式，如：半双工、全双工等。
物理层协议：美国电子工业协会（EIA）的RS232/RS422/RS423等；
国际电报电话咨询委员会（CCITT）的X.25/X.21等；
物理层的数据单位是位（BIT），典型设备时集线器HUB。
这主要是和硬件有关，与软件关系不大。
第二层：链路层
链路层屏蔽传输介质的物理特征，使数据可靠传送。
内容包括介质访问控制、连接控制、顺序控制、流量控制、差错控制和仲裁协议等。
链路层协议有：协议有面向字符的通讯协议（PPP）和面向位的通讯协议（HDLC）。
仲裁协议：CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)、Token Bus、Token Ring
链路层数据单位是帧，实现对MAC地址的访问，典型设备是交换机SWITCH。
第三层：网络层
网络层管理连接方式和路由选择。
连接方式：虚电路和数据报服务。
虚电路是面向连接的，数据通讯一次路由，通过会话建立的一条通路。数据报是非连接的，每个数据报都有路由能力。网络层的数据单位是包，使用的是IP地址，典型设备时路由器Router。
这一层可以进行流量控制，但流量控制更多的是使用第二层或第四层。
第四层：传输层
提供端到端的服务，可以实现流量控制、负载均衡。
传输层信息包括端口、控制字和校验和。
传输层协议主要是TCP和UDP。
传输层位于OSI的第四层，这层使用的设备时主机本身。
第五层：会话层
会话层主要内容时通过 绘画进行身份验证、绘画管理和确定通讯方式。一旦建立连接，会话层的任务就是管理会话。
第六层：表示层
表示层主要是解释通讯数据的意义，如代码转换、格式变换等，使不同的终端可以表示。
还包括加密与解密、压缩与解压等。
第七层：应用层
应用层应该是直接面向用户的程序或服务，包括系统程序和用户程序，比如www、FTP、DNS、POP3和SMTP等都是应用层服务。
数据再发送时是数据从应用层至物理层的一个大包的过程，接收时是数据从物理层至应用层的一个解包过程。
从功能角度可以分为三组：1/2层解决网络通信问题，3/4层解决传输问题，5/6/7层处理对应用进程的访问。
从控制角度可分为二组：1/2/3层是通信子网，4/5/6/7是主机控制层。

数据包解析

如何改变文本的样式

如图，一个刻度表示1个二进制位（比特）。

1-1.版本号4位，表示版本号号，眼下最广泛的是4=B1000，即常说的IPv4；相信IPv6以后会广泛应用，它能给世界上每一个纽扣都分配

   一个IP地址。

1-2.头长4位，数据包头部长度。它表示数据包头部包含多少个32位长整型，也就是多少个4字节的数据。无选项则为5（红色部分）。

1-3.服务类型，包含8个二进制位，每一个位的意义例如以下：

   过程字段：3位，设置了数据包的重要性，取值越大数据越重要，取值范围为：0（正常）~ 7（网络控制）延迟字段：1位，取值：0（正常）、1（期特低的延迟）流量字段：1位，取值：0（正常）、1（期特高的流量）可靠性字段：1位，取值：0（正常）、1（期特高的可靠性）成本字段：1位，取值：0（正常）、1（期特最小成本）保留字段：1位 ，未使用

1-4.包裹总长16位，当前数据包的总长度，单位是字节。当然最大仅仅能是65535，及64KB。

2-1.重组标识16位，发送主机赋予的标识，以便接收方进行分片重组。

2-2.标志3位，他们各自的意义例如以下：

   保留段位(2)：1位，未使用不分段位(1)：1位，取值：0（同意数据报分段）、1（数据报不能分段）很多其它段位(0)：1位，取值：0（数据包后面没有包，该包为最后的包）、1（数据包后面有很多其它的包）

2-3.段偏移量13位，与很多其它段位组合，帮助接收方组合分段的报文，以字节为单位。

3-1.生存时间8位，常常ping命令看到的TTL（Time To Live）就是这个，每经过一个路由器，该值就减一，到零丢弃。

3-2.协议代码8位，表明使用该包裹的上层协议，如TCP=6，ICMP=1，UDP=17等。

3-3.头检验和16位，是IPv4数据包头部的校验和。

4-1.源始地址，32位4字节，我们常看到的IP是将每一个字节用点（.）分开，如此而已。

5-1.目的地址，32位，同上。

6-1.可选选项，主要是给一些特殊的情况使用，往往安全路由会当作攻击而过滤掉，普联（TP_LINK）的TL-ER5110路由就能这么做。

7-1.用户数据。
强调文本 强调文本

TCP数据包结构：

1-1.源始port16位，范围当然是0-65535啦。

1-2.目的port，同上。

2-1.数据序号32位，TCP为发送的每一个字节都编一个号码，这里存储当前数据包数据第一个字节的序号。

3-1.确认序号32位，为了安全，TCP告诉接受者希望他下次接到数据包的第一个字节的序号。

4-1.偏移4位，类似IP，表明数据距包头有多少个32位。

4-2.保留6位，未使用，应置零。

4-3.紧急比特URG—当URG＝1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。

4-3.确认比特ACK—仅仅有当ACK＝1时确认号字段才有效。当ACK＝0时，确认号无效。參考TCP三次握手

4-4.复位比特RST(Reset) —当RST＝1时，表明TCP连接中出现严重差错（如因为主机崩溃或其它原因），必须释放连接，然后再又一次

   建立运输连接。參考TCP三次握手

4-5.同步比特SYN—同步比特SYN置为1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。參考TCP三次握手

4-6.终止比特FIN(FINal)—用来释放一个连接。当FIN＝1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完成，并要求释放运输连接。

4-7.窗体字段16位，窗体字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP连接的一端依据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗体

   大小，然后通知对方以确定对方的发送窗体的上限。

5-1.包校验和16位，包含首部和数据这两部分。在计算检验和时，要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。

5-2.紧急指针16位，紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。

6-1.可选选项24位，类似IP，是可选选项。

6-2.填充8位，使选项凑足32位。

7-1.用户数据……

能够看出，每一个IP包至少要20字节的头部长度，这些与下载内容无关，加上眼下多数传输，包含http协议（就是IE直接下载），都是基于

TCP协议的，所以IP包裹还要从用户数据中扣除20字节的TCP包头，这里已经是40字节，加上其它程序的连接，状态确认等等包裹，因

而算出来要比理论值要小。

另外网络环境（包含稳定因素和传输节点的转发率）也是影响下载速度的重要原因……

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