网络数据包发送接收全过程

      你们都知道ISO七层协议从下往上依次为：

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

各层之间是怎样工做的呢？为了加深理解，下面以一个具体的数据包来解释一下。

发送：

1. 应用程序调用系统调用，将数据发送给socket。

2. socket检查数据类型，调用相应的send函数。

3. send函数检查socket状态、协议类型，传给传输层。

4. tcp/udp（传输层协议）为这些数据建立数据结构，加入协议头部，好比端口号、检验和，传给下层（网络层）。

5. ip（网络层协议）添加ip头，好比ip地址、检验和，若是数据包大小超过了mtu（最大数据包大小），则分片；ip将这些数据包传给链路层链路层写到网卡队列，网卡调用响应中断驱动程序，发送到网络。

接收：

1. 数据包从网络到达网卡，网卡接收帧，放入网卡buffer，在向系统发送中断请求。

2. cpu调用相应中断函数，这些中断处理程序在网卡驱动中。

3. 中断处理函数从网卡读入内存，交给链路层。

4. 链路层将包放入本身的队列，置软中断标志位。

5. 进程调度器看到了标志位，调度相应进程。

6. 该进程将包从队列取出，与相应协议匹配，通常为ip协议，再将包传递给该协议接收函数。

7. ip层对包进行错误检测，无错，路由结果，packet被转发或者继续向上层传递，若是发往本机，进入链路层
   链路层再进行错误侦测，查找相应端口关联socket，包被放入相应socket接收队列
   

8. socket唤醒拥有该socket的进程，进程从系统调用read中返回，将数据拷贝到本身的buffer，返回用户态。

以上是一个客户端发起一个完整的数据包的所有流程，下面说明在底层的DNS转换和使用的一些主要协议：

DNS请求流程

1. PC1要访问www.google.com，须要先知道对应IP地址。
   域名只起助记做用，互联网访问经过IP进行。
   比方，DNS是公民身份信息库，ip是身份证号，域名是该身份证号对应的人名。
   固然，这个比方不是很恰当，域名也必须惟一的，与ip对应。

2. 因而，PC1须要像DNS请求，查找www.google.com对应的ip，即发送dns请求：
   PC1查找dns，发现不在同一个网络，不一样网段须要网关转发。
   可是，PC1须要先发送给网关，就须要先知道网关ip。
   网关用于链接不一样网络，而且有本身的IP，PC1须要知道网关ip。因而，经过ARP请求，像内网广播网关ip，网关回复mac地址。
   PC1获得了网关的mac地址，将ip包封装到以太网帧，发送给网关。

3. 网关收到该以太网帧，须要转交给dns服务器。一样，网关可能须要发送ARP请求，获得dns的mac地址。

4. dns服务器收到请求，将www.google.com的ip发送给网关，网关再根据NAT会话表项，将目的ip转换成PC1的，再发送给PC1（此过程可能一样须要ARP请求）。

5. PC1收到了目的ip，再能够经过相似上面的方式发送请求（目的ip再能够直接填上获取的ip）。
   其中：
   ARP==>将ip广播，目的主机响应，反馈mac地址。

6. NAT==>在一个网络内部，自定义合法的ip地址。内网各主机经过内网通信；与外网经过NAT转换，变成外网合法ip。这样，将内网与外网隔离，各个网络有本身的ip，既能够重叠，又能够经过少数几个ip与外网通信，在ip大量缺少的现代，节省了不少。