Linux 网络基础：协议分层与传输流程

之所以强调 TCP/IP，是因为 TCP 代表传输层，IP 代表网络层，这两层是我们学习的重点。每一层都需要有自己的协议支持：

• 应用层：处理发来的数据（如 HTTP, HTTPS, FTP, SMTP）
• TCP 协议：解决长距离传输中的数据丢失问题
• IP 协议：负责如何定位主机
• 数据链路层：保证数据准确到达下一个设备

网络传输基本流程

网络协议栈与操作系统紧密相关。

网络通信的本质，就是贯穿整个协议栈的过程。

数据包的封装和解包

发送端用户层拿到有效载荷后，会添加报头传给传输层，传输层再添加报头传给网络层，网络层继续添加报头传给数据链路层，最后通过物理层将数据发送到另一台主机。

接收端的数据链路层解包属于自己的报头并向上传输，网络层解包自己的报头，传输层解包自己的报头，应用层解包自己的报头，最终拿到原始数据。

这里有两个关键点需要注意：

• 每一层协议都要提供一种能力，即分离报头和有效载荷的能力。
• 每一层协议在报头中都要提供决定将有效载荷交给上一层协议的信息。

MAC 地址

MAC 地址用于识别数据链路层的相连节点。它长度为 48 位（6 字节），通常用十六进制加冒号表示，例如 08:00:27:03:fb:19。MAC 地址在网卡出厂时设置，通常具有唯一性。

在局域网中，多台主机共享同一信道。当主机 H1 发送数据时，所有其他主机会接收到该数据。假设数据内容是发给 M10 的，H2 收到后发现目标地址不是自己，直接丢弃数据包，不再向上层传输；而主机 H10 发现目标是自己，才会向上层传输。

在同一时间，只能有一台主机向局域网发送数据，因此发送前需要执行避免碰撞的算法。交换机的核心工作就是划分碰撞域：当左侧主机交换数据时，数据不会传到右侧；当右侧发生碰撞时，也不会干扰到左侧。