一文读懂一台计算机是如何把数据传送给另一台计算机的

正文

上面说了一些题外话，哈哈。下面咱们开始今天的知识点。

互联网相隔n千米路的两台计算机，是如何进行数据的传送的呢？在成千上万台的计算机中，一台计算机是如何正确着找到另一个计算机，并把数据传给它的呢？

学过计算机网络的同窗可能知道，在这互联网中，计算机与计算机之间的数据传送，主要是基于各类“协议”串联起来的。不过今天要讲的，并不会详细去讲各类协议，而是经过各类简化以后，让你大概知道数据之间传送的原理。

模型

互联网中数据的传送，其实分为好几层来处理数据的，每一层有它本身明确的功能。例如就像流水线生产同样，一部分人负责这部分的工做，处理完以后就把剩余的工做扔给另一部分人来处理......

对于互联网数据传送的分层模型，有分红七层的，有分红5层的，还有分红4层的。例如分红七层模型的以下(从上到下)：

• 应用层
• 表示层
• 会话层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层

七层中，越往下越靠近计算机底层，越往上越靠近用户。

不过，咱们今天要讲的，是以分红五层的模型来说。其分层以下图：

至关于把应用层、表示层、会话层当作是一层的。接下来咱们从下往上来一步一步讲，看看如何从一台计算机准确着传给另外一台计算机的。

一. 物理层

一台计算机与另外一台计算机要进行通讯，第一件要作的事是什么？固然是要把这台计算机与另外的其余计算机连起来啊，例如能够经过光纤啊，电缆啊，双绞线啊等物体把他们联起来。而后才能进行通讯，也就是说，，物理层负责把两台计算机连起来，而后在计算机之间传送0,1这样的电信号。

二. 数据链路层

前面说了，物理层它只是单纯着负责在计算机之间传输0，1这样的电信号。假如这些0，1组合的传送毫无规则，计算机是解读不了的。所以，咱们须要制定一套规则来进行0，1的传送。例如多少个电信号为一组啊，每一组信号应该如何标识才能让计算机读懂啊等。

数据链路层工做在物理层之上，负责给这些0，1制定传送的规则，而后另外一方再按照相应的规则来进行解读。

1. 以太网协议

以太网协议规定，一组电信号构成一个数据包，把这个数据包称之为“桢”。每个桢由标头(Head)和数据(Data)两部分组成。以下：

这个桢的最大长度是1518个字节，最小长度为64字节。假如须要传送的数据很大的话，就分红多个桢来进行传送。

对于表头和数据这两个部分，他们存放的都是一些什么数据呢？我猜你眯着眼睛都能想到他们应该放什么数据。 毫无疑问，咱们至少得知道这个桢是谁发送，发送给谁的等这些信息吧？因此标头部分主要是一些说明数据，例如发送者，接收者等信息。而数据部分则是这个数据包具体的，想给接受的内容。

你们想一个问题，一个桢的长度是64~1518个字节，也就是说桢的长度不是固定的，那你以为标头部分的字节长度是固定的吗？它固然是固定的啊，假如不是固定的，每一个桢都是单独发的，那计算机怎么知道标头是几个字节，数据是几个字节。因此标头部分的字节是固定的，而且固定为18个字节。

2. MAC地址

把一台计算的的数据经过物理层和链路层发送给另外一台计算机，到底是谁发给谁的，计算机与计算机之间如何区分，，你总得给他们一个惟一的标识吧？

这就是MAC地址，连入网络的每个计算机都会有网卡接口，每个网卡都会一个地址，这个地址就叫作MAC地址。计算机之间的数据传送，就是经过MAC地址来惟一寻找、传送的。MAC地址在网卡生产是就被惟一标识了。

3. 广播与ARP协议

如图，假如计算机A知道了计算机B的MAC地址，而后计算机A想要给计算机B传送数据，虽然计算机A知道了计算机B的MAC地址，但是它要怎么给它传送数据呢？计算机A不只连着计算机B，并且计算机A也还连着其余的计算机。 虽然计算机A知道计算机B的MAC地址，但是计算机A是没法知道计算机B是分布在哪边路线上的。实际上，计算机A是经过广播的方式把数据发送给计算机B。在同一个子网中，计算机A要向计算机B发送一个数据包，这个数据包包含接收者的MAC地址。这个时候同一个子网中的计算机C,D也会收到这个数据包的，而后收到这个数据包的计算机，会把数据包的MAC地址取出来，与自身的MAC地址对比，若是二者相同，则接受这个数据包，不然就丢弃这个数据包。这种发送方式咱们称之为广播,就像咱们平时在广场上经过广播的形式呼叫某我的同样。

那么问题来了，计算机A是如何知道计算机B的MAC地址的呢？这个时候就得由ARP协议这个家伙来解决了，不过ARP协议会涉及到IP地址，不过咱们下面才会扯到IP地址。所以咱们先放着，就看成是有这么一个ARP协议，经过它咱们能够知道子网中其余计算机的MAC地址。

三. 网络层

上面咱们有说到子网这个关键词，实际上咱们所处的网络，是由无数个子网络构成的。广播的时候，也只有同一个子网里面的计算机可以收到。 假如没有子网这种划分的话，计算机A发一个数据包给计算机B,其余全部计算机也都能收到这个数据包，而后进行对比再舍弃。世界上有那么多它计算机，每一台计算机都能收到其余全部计算机的数据包，那就不得了了。那还不得奔溃。 所以产生了子网这么一个东西。

那么问题来了，咱们如何区分哪些MAC地址是属于同一个子网的呢？假如是同一个子网，那咱们就用广播的形式把数据传送给对方，若是不是同一个子网的，咱们就会把数据发给网关，让网关进行转发。

为了解决这个问题咱们引入了一套新的地址协议，这个地址协议可以帮助咱们区分MAC地址是否处于同一个子网中。这也是网络层负责解决的问题。

1. IP协议

这个协议就是IP协议，它所定义的地址，咱们称之为IP地址。IP协议有两种版本，一种是IPv4,另外一种是IPv6。不过咱们目前大多数用的仍是IPv4，咱们如今也只讨论IPv4这个版本的协议。

这个IP地址由32为的二进制数组成，咱们通常把它分红4段的十进制表示，地址范围为0.0.0.0~255.255.255.255

每一台想要联网的计算机都会有一个IP地址。这个IP地址被分为两部分，前面一部分表明网络部分，后面一部分表明主机部分。而且网络部分和主机部分的二进制位数是不固定的。

假如两台计算机的网络部分是如出一辙的，咱们就说这两台计算机是处于同一个子网中。例如192.168.43.1和192.168.43.2,假如这两个IP地址的网络部分为24为，主机部分为8位。那么他们的网络部分都为192.168.43，因此他们处于同一个子网中。

但是问题来了，你怎么知道网络部分是占几位。也就是说，单单从两台计算机的IP地址，咱们是没法判断他们的是否处于同一个子网中的。

这就引伸出了另外一个关键词————子码掩码。子码掩码和IP地址同样也是32位二进制数，不过它的网络部分规定所有为1，主机部分规定所有为0.也就是说，假如上面那两个IP地址的网络部分为24为，主机部分为8为的话，那他们的子码掩码都为11111111.11111111.11111111.00000000，即255.255.255.0。

那有了子字码掩码，如何来判端IP地址是否处于同一个子网中呢。显然，知道了子码掩码，至关于咱们知道了网络部分是几位，主机部分是几位。咱们只须要把IP地址与它的子码掩码作与(and)运算，而后把各自的结果进行比较就好了，若是比较的结果相同，则表明是同一个子网，不然不是同一个子网。

例如，192.168.43.1和192.168.43.2的子码掩码都为255.255.255.0，把IP与子码掩码相与，能够获得他们都为192.168.43.0，进而他们处于同一个子网中。

ARP协议

有了上面IP协议的知识，咱们回来说一下ARP协议。
有了两台计算机的IP地址，咱们就能够判断出它们是否处于同一个子网之中。 假如他们处于同一个子网之中，计算机A要给计算机B发送数据时。咱们能够经过ARP协议来获得计算机B的MAC地址。ARP协议也是经过广播的形式给同一个子网中的每台电脑发送一个数据包(固然，这个数据包会包含接收方的IP地址)。对方收到这个数据包以后，会取出IP地址与自身的对比，若是相同，则把本身的MAC地址回复给对方，不然就丢弃这个数据包。这样，计算机A就能知道计算机B的MAC地址了。

可能有人会问，知道了MAC地址以后，发送数据是经过广播的形式发送，询问对方的MAC地址也是经过广播的形式来发送，那其余计算机怎么知道你是要传送数据仍是要询问MAC地址呢？其实在询问MAC地址的数据包中，在对方的MAC地址这一栏中，填的是一个特殊的MAC地址，其余计算机看到这个特殊的MAC地址以后，就能知道广播想干吗了。

假如两台计算机的IP不是处于同一个子网之中，这个时候，咱们就会把数据包发送给网关，而后让网关让咱们进行转发传送

DNS服务器

这里再说一个问题，咱们是如何知道对方计算机的IP地址的呢？这个问题可能有人会以为很白痴，心想，固然是计算机的操做者来进行输入了。这没错，当咱们想要访问某个网站的时候，咱们能够输入IP来进行访问，可是我相信绝大多数人是输入一个网址域名的，例如访问百度是输入www.baidu.com这个域名。其实当咱们输入这个域名时，会有一个叫作DNS服务器的家伙来帮咱们解析这个域名，而后返回这个域名对应的IP给咱们的。

四. 传输层

虽然咱们已经把数据成功从计算机A传送到计算机B了，但是，计算机B里面有各类各样的应用程序，计算机该如何知道这些数据是给谁的呢？

这个时候，端口(Port)这个家伙就上场了，也就是说，咱们在从计算机A传数据给计算表B的时候，还得指定一个端口，以供特定的应用程序来接受处理。
也就是说，传输层的功能就是创建端口到端口的通讯。相比网络层的功能是创建主机到主机的通讯。

也就是说，有了IP和端口，咱们就能够进行通讯了。这个时候可能有人会说，我输入IP地址的时候并无指定一个端口啊。其实呢，对于有些传输协议，已经有设定了一些默认端口了。例如http的传输默认端口是80，这些端口信息也会包含在数据包里的。

应用层

终于说到应用层了，应用层这一层最接近咱们用户了。

虽然咱们收到了传输层传来的数据，但是这些传过来的数据五花八门，有html格式的，有mp4格式的，各类各样。你肯定你能看的懂？

所以咱们须要指定这些数据的格式规则，收到后才好解读渲染。而应用层的功能，就是用来规定应用程序的数据格式的。

五层模型至此讲到这里。对于有些层讲的比较简洁，就随便概况了一下。若是你想详细去了解，能够去买计算机网络相应的资料。但愿个人讲解能让你对计算机之间数据的传输有个大概的了解。