ติดตามแพ็กเก็ตผ่านโครงสร้างชั้น

เพื่อให้เห็นภาพการทำงานของชั้นต่าง ๆ อย่างชัดเจน เราจะติดตามข้อความหนึ่งข้อความจากคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่ง เราจะดูข้อมูลเคลื่อนที่ ลง ตามลำดับชั้นของผู้ส่ง ข้ามเครือข่าย และเคลื่อนที่ ขึ้น ตามลำดับชั้นของผู้รับ การเห็นเส้นทางทั้งหมดช่วยเชื่อมโยงการห่อหุ้ม การระบุที่อยู่ และการกำหนดเส้นทางให้เป็นเรื่องเดียวที่เข้าใจได้ง่าย และแสดงให้เห็นว่าแต่ละชั้นมีบทบาทอย่างไร

กระบวนการเริ่มที่ ชั้นแอปพลิเคชัน บนคอมพิวเตอร์ผู้ส่ง สมมติว่าเบราว์เซอร์สร้างคำขอสำหรับหน้าเว็บ คำขอดิบนี้คือข้อมูลต้นฉบับที่ยังไม่มีส่วนหัวเครือข่าย แอปพลิเคชันส่งข้อมูลลงไปยังชั้นขนส่งเพื่อเริ่มการเดินทาง จากจุดนี้ แต่ละชั้นจะห่อข้อมูลขณะที่ข้อมูลเคลื่อนลงไปยังเครือข่าย

ชั้นขนส่ง เพิ่มส่วนหัวที่มี หมายเลขพอร์ต เพื่อให้ข้อมูลไปถึงบริการที่ถูกต้อง และเมื่อใช้ TCP ก็จะเพิ่มหมายเลขลำดับเพื่อความน่าเชื่อถือ ข้อมูลขณะนี้กลายเป็น เซกเมนต์ ชั้นขนส่งยังแบ่งข้อมูลขนาดใหญ่ออกเป็นหลายเซกเมนต์หากจำเป็น จากนั้นจึงส่งแต่ละเซกเมนต์ลงไปยังชั้นอินเทอร์เน็ตเพื่อระบุที่อยู่

ชั้นอินเทอร์เน็ต ห่อเซกเมนต์ด้วย ส่วนหัว IP ที่มี ที่อยู่ IP ต้นทางและปลายทาง ทำให้เกิดเป็น แพ็กเก็ต ที่อยู่ IP เหล่านี้คงเดิมตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง โดยระบุผู้ส่งต้นทางและผู้รับปลายทาง แพ็กเก็ตจึงทราบว่าในที่สุดต้องไปถึงอุปกรณ์ใด ไม่ว่าจะมีเครือข่ายคั่นกลางอยู่กี่เครือข่าย

ชั้นลิงก์ ห่อแพ็กเก็ตไว้ใน เฟรม ที่มี ที่อยู่ MAC ของอุปกรณ์ถัดไปบนเครือข่ายท้องถิ่น พร้อมส่วนท้ายสำหรับตรวจสอบข้อผิดพลาด จากนั้นเฟรมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณและส่งผ่านสื่อ โปรดสังเกตว่าที่อยู่ MAC ปลายทางเป็นเพียงอุปกรณ์ถัดไป ไม่ใช่อุปกรณ์ปลายทางสุดท้าย ซึ่งเป็นรายละเอียดสำคัญของการเดินทางนี้

หากปลายทางอยู่คนละเครือข่าย เฟรมจะไปที่ เราเตอร์ ก่อน ซึ่งเป็นเกตเวย์เริ่มต้น เราเตอร์จะรับเฟรม ถอดเฟรมออก อ่าน ที่อยู่ IP ในแพ็กเก็ต และตัดสินใจว่าจะส่งต่อไปที่ใด จากนั้นเราเตอร์จะสร้าง เฟรมใหม่ ที่มี MAC ปลายทางใหม่สำหรับจุดถัดไป แพ็กเก็ตยังคงอยู่ แต่เฟรมถูกสร้างขึ้นใหม่

รูปแบบนี้จะเกิดซ้ำที่เราเตอร์แต่ละตัวตามเส้นทาง ในทุกจุด เฟรม จะถูกสร้างขึ้นใหม่พร้อมที่อยู่ MAC สำหรับลิงก์ท้องถิ่นนั้น ขณะที่ แพ็กเก็ต และที่อยู่ IP ยังคงเดิม ดังนั้นส่วนห่อหุ้มของชั้นลิงก์จึงเปลี่ยนอยู่ตลอด แต่การระบุที่อยู่ของชั้นเครือข่ายเป็นแบบต้นทางถึงปลายทาง แพ็กเก็ตจะเดินทางจากเราเตอร์หนึ่งไปยังอีกเราเตอร์หนึ่งจนถึงเครือข่ายปลายทาง

เมื่อแพ็กเก็ตมาถึงเครือข่ายสุดท้าย อุปกรณ์ตัวสุดท้ายจะส่งเฟรมไปยัง คอมพิวเตอร์ปลายทาง จากนั้นจึงเริ่มการแกะห่อหุ้ม ผู้รับจะส่งข้อมูล ขึ้นตามลำดับชั้น โดยแต่ละชั้นอ่านและนำส่วนหัวของตนเองออก การเดินทางลงของผู้ส่งจึงมีลักษณะตรงข้ามกับการเดินทางขึ้นของผู้รับ

ชั้นลิงก์ ตรวจสอบข้อผิดพลาดในเฟรมและถอดเฟรมออกเพื่อเผยแพร่แพ็กเก็ต ชั้นอินเทอร์เน็ต ยืนยัน IP ปลายทางและนำส่วนหัว IP ออก ชั้นขนส่ง อ่านพอร์ต จัดลำดับและประกอบเซกเมนต์ใหม่หากจำเป็น แล้วส่งข้อมูลที่สมบูรณ์ขึ้นไป แต่ละชั้นจะย้อนกระบวนการที่ชั้นเดียวกันของผู้ส่งทำไว้อย่างตรงกัน

ท้ายที่สุด ชั้นแอปพลิเคชัน ของผู้รับจะได้รับข้อมูลต้นฉบับ ซึ่งก็คือคำขอเว็บ ตรงตามที่ผู้ส่งสร้างไว้ บริการฝั่งรับจะประมวลผลคำขอนั้นและส่งคำตอบกลับ ซึ่งจะเดินทางย้อนกลับด้วยเส้นทางเดียวกัน ข้อความได้ข้ามเครือข่ายมาแล้ว และสำหรับแอปพลิเคชันก็ปรากฏเสมือนว่าทั้งสองฝ่ายสื่อสารกันโดยตรง

ข้อความจะเคลื่อน ลงตามลำดับชั้นของผู้ส่ง โดยได้รับส่วนหัวขนส่ง (เซกเมนต์) ส่วนหัว IP (แพ็กเก็ต) และส่วนหัวลิงก์ (เฟรม) จากนั้นจะข้ามเราเตอร์ โดยที่ เฟรม ถูกสร้างขึ้นใหม่ในแต่ละจุด แต่ แพ็กเก็ต ยังคงเดิม แล้วจึงเคลื่อน ขึ้นตามลำดับชั้นของผู้รับขณะที่ส่วนหัวแต่ละส่วนถูกถอดออก เส้นทางลง-ข้าม-ขึ้นนี้คือวิธีที่การสื่อสารผ่านเครือข่ายเกิดขึ้นจริงทุกครั้ง

เมื่อแพ็กเก็ตข้ามเราเตอร์ สิ่งใดคงเดิมและสิ่งใดเปลี่ยนแปลงในแต่ละจุด

การติดตามแพ็กเก็ตมีดังนี้ ที่ผู้ส่ง ข้อมูลจะเคลื่อนลงและกลายเป็น เซกเมนต์ (พอร์ต) เป็น แพ็กเก็ต (ที่อยู่ IP แบบต้นทางถึงปลายทาง) และเป็น เฟรม (MAC ของจุดถัดไป) ที่ เราเตอร์ แต่ละตัว เฟรมจะถูกสร้างขึ้นใหม่ด้วย MAC ใหม่ ขณะที่แพ็กเก็ตและที่อยู่ IP ยังคงเดิม เมื่อถึงปลายทาง ข้อมูลจะเคลื่อนขึ้นขณะที่แต่ละชั้นถอดส่วนหัวออก และส่งข้อความต้นฉบับถึง แอปพลิเคชัน ลง ข้าม ขึ้น