从输入URL到页面加载完成的过程-数据包组装过程

网络各层数据包的组装过程是比较复杂的，由于每一层都有各自的职责，所以在各层组装时的首部都会携带一些特定的标识。下面先给出一个组装图，再一一到来：

1、组装TCP报文段，TCP的全部功能都体现在它首部中各自段的作用：

解释其中几个比较重要的部分：

• 源端口、目标端口：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个。

• 序列号：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。整个要传送的字节流的起始序号必须在连接建立时设置

• 确认号：表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送发：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号是这个确认号。

• 窗口大小：窗口指的是发送本报文段的一方的接收窗口，而不是自己的发送窗口。窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据。

• 校验和：提供额外的可靠性，检验报文段是否正确。具体如何校验，参考其他资料。

2、IP数据报组装需要首部和数据部分，数据部分即是TCP报文段。

IP 数据报的格式示意图：

解释其中几个比较重要的部分：

• 版本：占 4 位，指 IP 协议的版本，目前的 IP 协议版本号为 4 (即 IPv4)

• 总长度：占 16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节，因此数据报的最大长度为 65535 字节。总长度必须不超过最大传送单元 MTU

• 首部校验和：只检验数据报的首部，但不包括数据部分。

• 源地址、目的地址：表示此报文段发送方的IP地址和接收方的IP地址，此时假如电脑使用wifi上网（即组成局域网），那么发送方的ip为内网IP（如192.168.1.10），可想而知，在接收方发送数据回来时，是找不到这个IP地址的，因此在出口的NAT设备上，会把此IP数据报的源IP地址换为出口IP（也就是公网IP，如119.147.215.58），那么NAT设备是如何转换的呢？
  

• 在客户端的局域网内，数据包的发送是以MAC帧首部的源MAC地址和目的MAC地址来寻找机器的，而到了NAT路由器，它会解开数据包，根据转换表，把IP数据报的首部中的源IP地址替换为新的IP地址（公网IP）

3、MAC帧格式，数据链路层需要解决的问题：

• 封装成帧（如下图）、透明传输（数据部分加入转义符，头尾加入标识符）、差错检测（CRC）

• 其中比较重要的是目的地址和源地址，这个地址就是硬件地址（网卡地址或mac地址），通过arp和rarp协议，可以把ip转换成mac地址，此时就会把源机器的mac地址和目标机器（服务器）的ip地址放于首部中。在网络中的路由器间进行传输时，路由器会不断的把mac帧首部的目的地址和源地址进行更换，以便找到下一个路由器。

注意：

1）、虽然在IP数据报的首部有源站IP地址，但路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。

2）、可以看出，传输过程中，IP数据报中的IP地址是不会变的，而MAC帧首部的源地址和目的地址要发生变化。在局域网的链路层，只能看见MAC帧。

3）、IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节。

到此，基本完成了网络各层的封装，每层的作用基本可以体现在首部和尾部的字段中，不过我们不必较真，知道其中几个比较重要的字段就可以，因为我们关注的是数据包怎么传输（本文已可以看到解答）？