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数据封装的过程

article 2025/10/8 23:18:56

数据的封装过程

传输层

UDP

直接将数据封装为UDP数据报，添加UDP头部（8B）。

要点：

UDP首部简单，无连接不可靠、无重传、无拥塞控制，适用于实时性要求较高的通讯；
不需要源端口或不想计算检验和时，可让相应字段全部为0。

TCP

将数据分割为数据段（Segment），每个段添加TCP头部（20B-60B）。

序号seq。占4B，共 $2^{32}$ 个序号。
确认号ack。累计确认，若确认号为N，表明到N-1为止的序号已经全部收到。
数据偏移。即首部长度，不要被名字迷惑，单位4B。
URG。URG=1表示紧急字段有效，表示数据紧急应尽快传送。
ACK。ACK=1确认号字段才有效，只有握手1的ACK字段为0。
PSH。PSH=1表示接收方需尽快交付此报文到应用进程。
RST。RST=1表示需要释放连接。
SYN。SYN=1表示这是一个连接请求或者连接接受报文，只有握手1,2的SYN字段为1。
FIN。FIN=1表示此报文段的发送方已发送完毕，需要释放连接，只有挥手1,3的FIN字段为1。
窗口。告诉对方目前允许对方发送的数据量，有流量控制的作用。

要点：

TCP是有连接，可靠的传输，支持分段，不支持广播；
握手1、2，挥手1、3即使不携带数据，也需要占用一个序号。

网络层

IPv4

传输层数据段被封装为IP数据包，添加IP头部（20B-60B）。

版本。IPv4为4，IPv6为6 。
首部长度。单位4B，最常用的首部长度为5。在题目中通常IP数据报的开头为45（16进制）。
总长度。单位1B。数据报理论最大长度65535B，以太网的最大传送单元为1500B。
标识。最低位为MF，MF=1表示后面还有分片；中间位为DF，只有DF=0才允许分片。
片偏移。单位8B。除最后一个分片，每个分片一定是8B的整数倍。
TTL。路由器转发数据前先将TTL-1，若此时TTL变为0，则丢弃该数据报。

数据链路层

以太网MAC帧

IP数据包被封装为数据帧。以太网帧的范围64B-1518B。

无线局域网MAC帧

主要关注3个地址字段

去往AP=0，来自AP=1。地址1=目的地址，地址2=AP地址，地址3=源地址。

去往AP=1，来自AP=0。地址1=AP地址，地址2=源地址，地址3=目的地址。

简单来说，地址1=本次发送的接收方地址，地址2表示发送方地址。

题目解析

一般说来，45开头直接可以判断是IP数据报了。那么第一行第4块（c0 a8 00 08就是源IP地址）。

1）将主机H的IP换成16进制，为c0a80008，在13-16字节处，因此1、3、4为H发送的IP分组。

TCP建立过程为握手1、2、3，握手1的ACK为1，握手1、2的SYN为1，这两个字段都在34字节里，将每个字段的34字节换成二进制，发现1的ACK=0，SYN=1；2的ACK=1，SYN=1，那么1就是握手1，2就是握手2。握手3的ack应该是握手2的seq+1。发现握手3应该是3。综上1,2,3完成了TCP的连接建立。

以太网的最短长度为64B，其中IP数据报部分为46B，本题应找到长度小于46B的IP分组。总长度字段在3,4字节处，发现3,5的总长度为28，换成10进制为40B<46B，而其他都大于46B，因此3,5通过时进行了填充。

2）5中的ack序号为84 6b 41 d6，说明84 6b 41 d5及之前序号的数据全收到了，题1知道发送的第一个字节应该是握手3中的seq序号，为84 6b 41 c6。收到的字节数为(HEX)d5-c6+1=(DEC)16。

3）通过比较发现来自S的分组应该对应的是到达H的5，S分组的TTL为(HEX)40(9字节处)，5的TTL为(HEX)31。通过的路由器个数为(HEX)40-31=15个。