封装如何包裹数据

数据沿协议栈向下传输以便发送时，每一层都会添加自己的控制信息。这个过程称为封装。这就像先把一封信封进一个信封，再放进更大的信封，最后装入邮袋；每一层都会用一个首部包裹数据，该首部供对端的对应层使用。封装正是分层模型为网络准备数据的实际方式。

每一层添加的信息主要是首部，也就是放在有效载荷前面的一小段控制数据。首部会告诉接收方的对应层应如何处理数据：数据要发送到哪里、使用哪种协议，以及其他信息。有些层还会在数据后面添加尾部。首部就是让数据能够完成传输的指令。

封装始于应用层，实际数据（例如网页请求）就是在这里生成的。这些数据随后被交给传输层，开始传输过程。最开始，数据只是消息本身，还没有任何网络首部。随着数据沿协议栈向下、接近传输介质，每个下层都会添加自己所需的信息。

在传输层，系统会添加一个包含端口号的首部；对于 TCP，该首部还包含序列信息和确认信息。数据加上这个首部后称为段（TCP）或数据报（UDP）。这个首部确保数据能够到达正确的应用，并且在使用 TCP 时，能够在对端可靠、按顺序到达。

接下来，互联网层会添加一个包含源和目的IP 地址的IP 首部。所得结果称为数据包。这个首部让路由器能够跨网络传送数据，使其到达正确的设备。此时，传输层的段已被封装在数据包中，成为 IP 层看来隐藏的有效载荷；IP 层只读取自己的首部。

最后，链路层会添加包含MAC 地址的首部和包含错误检查信息的尾部，从而生成帧。帧会以比特的形式真正发送到电缆或空中。每一层都添加了自己的包装后，原始数据就完成了封装，可以通过本地传输介质发送。

每个阶段都有自己的名称来称呼封装后的数据，这些名称统称为协议数据单元。其变化过程是：数据（应用层）、段（传输层）、数据包（互联网层）和帧（链路层）。了解这些名称，就能立即判断正在讨论哪一层。有人说“数据包”时，指的是互联网层；说“帧”时，指的是链路层。

在每一层，从上层传下来的数据都会成为有效载荷，而新的首部则添加在它的前面。一层会把来自上层的全部内容视为不透明的有效载荷，只关注自己的首部。这种嵌套方式让每一层都无需了解内部细节，从而保持各层相互独立，并使设计保持清晰。

在接收设备上，这个过程会反向进行，称为解封装。数据沿协议栈向上移动时，每一层都会读取并移除自己的首部，然后将有效载荷交给上层。链路层去除帧，互联网层去除 IP 首部，依此类推，直到原始数据到达应用层。向下封装，向上拆封。

封装是分层网络在实践中能够工作的基础。它让每一层只使用自己的首部完成工作，同时原封不动地承载上层内容。因此，您可以更改某一层而不破坏其他层；网络问题也往往隐藏在首部中。在正确的层读取首部，是排查故障的核心技能。

封装会在数据沿协议栈向下传输时，在每一层添加一个首部（有时还会添加尾部）：数据变成段，再变成数据包，最后变成可以发送到传输介质上的帧。到达后，解封装会在数据向上移动时反向移除各个首部。每一层只读取自己的首部，并将其余内容视为有效载荷，这正是分层网络能够实用的原因。

数据从顶层向下封装时，数据单元的正确顺序是什么？

封装会在数据沿协议栈向下传输时，在每一层用首部（有时还包括尾部）进行包裹。数据单元依次从数据（应用层）变为段（传输层，添加端口），再变为数据包（互联网层，添加 IP 地址），最后变为帧（链路层，添加 MAC 地址和错误检查信息）。到达后，解封装会在数据向上移动时移除各个首部。每一层只读取自己的首部。