一文读懂一台计算机是如何把数据传送给另外一台计算机的

上面说了一些题外话,哈哈。下面我们开始今天的知识点。

互联网相隔n公里路的两台计算机,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外一个计算机,并把数据传给它的呢?

学过计算机网络的同学可能知道,在这互联网中,计算机与计算机之间的数据传送,主要是基于各种“协议”串联起来的。不过今天要讲的,并不会详细去讲各种协议,而是通过各种简化之后,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,每一层有它自己明确的功能。例如就像流水线生产一样,一部分人负责这部分的工作,处理完之后就把剩余的工作扔给另外一部分人来处理……

对于互联网数据传送的分层模型,有分成七层的,有分成5层的,还有分成4层的。例如分成七层模型的如下(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,我们今天要讲的,是以分成五层的模型来讲。其分层如下图:

一文读懂一台计算机是如何把数据传送给另外一台计算机的

相当于把应用层、表示层、会话层看成是一层的。接下来我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一台计算机的。

一. 物理层

一台计算机与另一台计算机要进行通信,第一件要做的事是什么?当然是要把这台计算机与另外的其他计算机连起来啊,例如可以通过光纤啊,电缆啊,双绞线啊等物体把他们联起来。然后才能进行通信,也就是说,,物理层负责把两台计算机连起来,然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。因此,我们需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。

数据链路层工作在物理层之上,负责给这些0,1制定传送的规则,然后另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”。每一个桢由标头(Head)数据(Data)两部分组成。如下:

一文读懂一台计算机是如何把数据传送给另外一台计算机的

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

对于表头数据这两个部分,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,我们至少得知道这个桢是谁发送,发送给谁的等这些信息吧?所以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。

大家想一个问题,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,那你觉得标头部分的字节长度是固定的吗?它当然是固定的啊,假如不是固定的,每个桢都是单独发的,那计算机怎么知道标头是几个字节,数据是几个字节。所以标头部分的字节是固定的,并且固定为18个字节。

2. MAC地址

把一台计算的的数据通过物理层和链路层发送给另一台计算机,究竟是谁发给谁的,计算机与计算机之间如何区分,,你总得给他们一个唯一的标识吧?

这就是MAC地址,连入网络的每一个计算机都会有网卡接口,每一个网卡都会一个地址,这个地址就叫做MAC地址。计算机之间的数据传送,就是通过MAC地址来唯一寻找、传送的。MAC地址在网卡生产是就被唯一标识了。

3. 广播与ARP协议

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如图,假如计算机A知道了计算机B的MAC地址,然后计算机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,可是它要怎么给它传送数据呢?计算机A不仅连着计算机B,而且计算机A也还连着其他的计算机。 虽然计算机A知道计算机B的MAC地址,可是计算机A是无法知道计算机B是分布在哪边路线上的。实际上,计算机A是通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,然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,如果两者相同,则接受这个数据包,否则就丢弃这个数据包。这种发送方式我们称之为广播,就像我们平时在广场上通过广播的形式呼叫某个人一样。

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