网络的封包与拆包

一、网络的封包和拆包

1. TCP/IP协议的体系结构



• 分层结构：
  • 应用层(Telnet、FTP、HTTP、DNS、SMTP等)
  • 传输层(TCP/UDP)
  • 网络层(IP、ICMP、IGMP)
  • 网络接口和物理层(以太网、令牌环网、FDDI等)
• 工业标准：TCP/IP协议是Internet事实上的工业标准，共分为四层结构
• 空间划分：
  • 应用层运行在用户空间
  • 传输层及以下运行在内核空间

2. 数据的封装与传输过程

• 封装过程：
  • 应用层：原始用户数据(data)
  • 传输层：添加TCP头(20字节)
  • 网络层：添加IP头(20字节)
  • 物理层：添加以太网头(14字节)和CRC校验(4字节)
• 传输特点：
  • 每层将上层数据视为透明传输
  • 通过系统调用(socket编程)实现用户空间到内核空间的转换
• 拆包过程：
  • 硬件接收后存入网卡RAM
  • 驱动逐层拆解：物理层→网络层→传输层→应用层
  • 最终还原原始用户数据(data)

3. TCP/IP协议下的数据包

• 包结构组成：
  • 以太网头(14字节)
  • IP头(20字节)
  • TCP头(20字节)
  • 应用数据(46-1500字节)
  • CRC校验(4字节)
• 传输范围：
  • 完整包大小：64-1518字节
  • 有效载荷范围：46-1500字节(从IP头开始计算)

4. 封包和拆包知识点总结

• 关键概念：
  • MTU(Maximum Transmission Unit)：
    • 最大传输单元，由网络类型决定
    • 以太网MTU=1500字节(从IP头到用户数据)
    • 静态参数，仅与网络类型相关
  • MSS(Maximum Segment Size)：
    • 最大分段大小，指纯用户数据部分
    • 以太网中MSS=1460字节(当MTU=1500时)
    • 动态参数，受网络线路质量等因素影响
• 协议开销：
  • 头部信息属于传输开销
  • 实际有效数据仅占部分比例
  • 优化传输应考虑减少协议开销

二、知识小结