当输入一个 URL,实际会发生什么? (4)

TCP段序号与确认序号保证了数据的顺序,检验和确保数据的完整性,紧急指针保证紧急数据可被及时处理。另外,TCP还有一些超时重传、 拥塞避免、慢启动的机制,都可以保证分组数据按照顺序完整的传到目标端。

网络层-IP

如果说TCP分组是包装货物的集装箱,那么IP就是运送集装箱的卡车。IP协议提供了两个节点之间的连接,保证将TCP数据尽可能快地从源端送到终端,但却不能保证传输的可靠性。

IP层会将上层传过来的TCP分组封装,带上自己的首部,再进行选路、是否分片以及重组的工作,最终到达目的地,这个过程中,IP首部起了重要的作用,下面让我们看一下首部的结构。

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版本:表示当前IP协议的版本,目前版本号是4,还有一种是6,也就是IPV4和IPV6,如果发送和接收这两端的版本不一致,那么当前IP数据报会被丢弃。

首部长度:整个首部的长度,最长为60字节。

服务类型(TOS):用来区分服务的类型,但其实IP层在工作的时候一直没有实际使用过,现有的TOS只有4bit的子字段,和1bit的未用位。未用位必须置为0。TOS的4个bit中只能将一个置成1,用来表示当前服务类型。4bit对应的4个服务类型分别为:最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。

总长度:表示当前的数据报报文的总长度,单位为字节,可以结合首部长度计算出报文内数据的大小以及起始位置。

下面这三个首部字段涉及到IP数据报的分片与重组过程,由于网络层一般会限制每个数据帧的最大长度,IP层发送数据报会在选路的同时查询当前设备网络层的每个数据帧的最大传输长度,一旦超出,数据报就会被进行分片,到达目的地之后再进行重组,此时就会用以下三个字段作为重组依据。需要注意的是:因为存在选路的过程,数据报经过的每层路由设备对于数据帧的最大传输长度都不同,所以分片可能发生在任意一次选路的过程中。

分组标识:这个标识相当于ID,每成功发送一个分片,IP层就会把这个分组ID加1。

标志:共占用三位,分别是R、D、M,R目前还没有被使用,有用的是D、和M。这个字段表示了数据报的分片行为。D如果为1的话,表示数据无需分片,一次传输完;M如果为1,表示数据是分片的,后边还有数据,当它为0时,就表示当前数据报是最后一个分片,或者只有这一个分片。

片偏移:标识了当前分片距离原始数据报开始处的位置,分片之后,每一片的总长度会改成这一片的长度值,而不是整个数据报的长度。

生存时间:(TTL) 可以决定数据报是否被丢弃。因为IP发送数据是逐跳的,数据有可能在被设置了路由功能的不同的IP层之间转发,所以生存时间表示了数据报最多个可以经过多少个处理过它的路由,每经过一层路由,值减去1,当值为0时数据报就被丢弃,并且发送一个带有错误消息的报文(ICMP,IP层的组成部分,被用来传递一些错误信息)给源端。生存时间可以有效解决数据报在一个路由环路中一直转发的问题。

首部检验和:校验数据报的完整性,发送端对首部进行求和,将结果存在检验和中,接收端再计算一遍,如果计算结果与存在检验和中的结果一致,则说明传输过程是OK的,否则这个数据报就会被丢弃。
上层协议:决定了接收端在分用的时候将数据交给哪个上层协议去处理,例如TCP或者UDP。

源IP:记录了发送端的IP,在回送错误消息时用到。

目的IP:表示目的IP,每一次选路都要以它来做决策。

路由选择

因为IP首部只包含了目的IP地址,并不体现完整的路径,当向外发送数据时,IP层会根据目的IP在本机路由表中的查询结果来做出选路决策,数据报会逐跳地被运送到目的地,这里的每一跳,就是一次路由选择。

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