我們經常會打開瀏覽器瀏覽新聞、購物、觀看視頻等操作。但你有沒有想過，當你在瀏覽器中輸入一個網址并按下回車鍵后，背后究竟發生了什么？從點擊鏈接到頁面完全加載，中間經歷了哪些復雜的通信過程？

其實這一切的背后，都離不開TCP/IP協議的支持。通過它確保了數據能夠從你本地電腦準確無誤地傳輸到遠端的服務器發起請求，服務器根據請求返回數據到你的屏幕上。今天帶大家深入了解這一神奇的過程，揭示從發送端請求到接收端接收請求數據的具體步驟，讓大家對TCP/IP協議的工作原理有更深刻的認識。

一、數據傳輸流程概括

數據傳輸流程涉及數據發送端和數據接收端。其實這個過程可以和套娃的安裝和拆解有一定的相似之處。

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發送端（數據打包）：在數據發送過程中，其流程按照應用層→傳輸層→網際層→網絡訪問層順序，每一層都把相關的信息(被稱為“報頭”)捆綁到實際的數據上。包含報頭信息和數據的數據包就作為下一層的數據，再次被添加報頭信息和重新打包。

接收端（數據解包）：當數據到達接收端時，接收過程和順序恰恰是相反的，數據首先經過網絡訪問層，然后逐層解開相應的報頭并且使用發送端傳輸過來的信息。

二、發送端流程

2.1 應用層

在應用層，用戶通過應用程序（如瀏覽器、郵件客戶端）生成數據，并調用傳輸層API（如socket API）發送數據。應用程序需要將數據準備好，可能包括請求、命令、文件內容等。然后，應用程序調用發送函數（如send()），將數據傳遞給傳輸層。

2.2 傳輸層 (TCP)

在傳輸層接收到應用程序數據，根據實際情況合理將數據被分成多個小段，每個小段稱為一個TCP段。每個TCP段添加一個TCP頭部，主要包含以下信息：

●  源端口號：標識發送方的應用程序端口。

●  目標端口號：標識接收方的應用程序端口。

●  序列號：用于追蹤數據段的順序，以便接收方可以正確地重組數據。

●  確認號：表示接收方期望下一個接收到的數據段的序列號。

●  數據偏移：指示TCP頭部的長度。

●  標志位（URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN）：用于控制連接的狀態和行為。

●  窗口大小：告訴發送方接收方還有多少緩沖區空間可用于接收數據。

●  校驗和：用于驗證頭部和數據部分的完整性。

●  緊急指針：當URG標志被設置時，指出緊急數據的位置。

●  選項：可選字段，用于提供額外的功能。

首先需要建立連接，如果連接尚未建立，傳輸層會通過三次握手建立TCP連接：

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●  第一次握手：客戶端發送一個帶有SYN標志的TCP段，請求建立連接。

●  第二次握手：服務器回復一個帶有SYN和ACK標志的TCP段，確認連接請求。

●  第三次握手：客戶端回復一個帶有ACK標志的TCP段，確認連接建立。

最后，傳輸層將帶有TCP頭部的數據段傳遞給網際層（IP）。

2.3 網際層 (IP)

在網絡層，TCP段會被封裝成IP數據包，每個IP數據包包含一個IP頭部，主要包含以下信息：

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●  版本：指定使用的IP協議版本（IPv4或IPv6）。

●  頭部長度：IP頭部的長度。

●  服務類型：定義數據包的服務質量需求。

●  總長度：整個IP數據包的長度，包括頭部和數據。

●  標識符：用于唯一標識數據包，特別是在數據包被分割的情況下。

●  標志：用于控制數據包是否可以被分片。

●  分片偏移：指定該分片相對于原始數據包的位置。

●  生存時間 (TTL)：數據包在網絡中可以經過的最大跳數。

●  協議：指明傳輸層協議類型，如TCP或UDP。

●  頭部校驗和：用于檢測IP頭部的錯誤。

●  源地址：發送端的IP地址。

●  目的地址：接收端的IP地址。

●  選項：可選字段，用于提供額外的功能。

網際層根據路由表選擇最佳傳輸路徑，將IP數據包發送到下一跳路由器或直接發送到目的地。如果數據包太大，無法通過某個網絡設備（如以太網）的最大傳輸單元（MTU），則將數據包分片發送。

2.4 網絡訪問層 (以太網)

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在網絡訪問層，IP數據包被封裝成以太網幀，每個以太網幀包含一個以太網頭部，主要包含以下信息：

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●  接收端MAC地址：接收方的物理地址。

●  發送端MAC地址：發送方的物理地址。

●  類型/長度：指示上層協議類型或數據長度。

●  幀校驗序列 (FCS)：用于檢測傳輸錯誤。

以太網幀通過物理介質（如雙絞線、光纖）發送到下一跳設備。

三、接收端流程

3.1 網絡訪問層 (以太網)

接收端的網絡接口卡接收到以太網幀。鏈路層檢查FCS，確保幀的完整性。然后，去除以太網頭部，提取出IP數據包，并將IP數據包傳遞給網際層 (IP)。

3.2 網際層 (IP)

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網絡層接收到IP數據包，檢查IP頭部的校驗和，確保頭部的完整性。然后，去除IP頭部，提取出TCP段。如果數據包被分片，網絡層將分片重組成完整的IP數據包，并將TCP段傳遞給傳輸層。

3.3 傳輸層 (TCP)

傳輸層接收到TCP段，檢查TCP頭部的校驗和，確保頭部和數據部分的完整性。然后，去除TCP頭部，提取出應用層數據。傳輸層檢查TCP段的序列號，確保數據段的順序。將接收到的數據段按順序重組成完整的應用層數據。并且傳輸層向發送端發送帶有ACK標志的TCP段，確認已成功接收數據。其他方面傳輸層還會根據接收窗口大小調整發送方的發送速率，避免網絡擁塞。如果檢測到錯誤或丟失的數據段，TCP會請求發送端重傳。

3.4. 應用層

應用層接收到重組后的數據，處理接收到的數據，可能包括解析請求、生成響應、更新文件等。然后，應用程序調用接收函數，獲取數據后并進行進一步處理（比如響應結果返回給發送端）。

四、總結

TCP/IP協議通過多層封裝和解封裝過程，確保數據能夠從發送方準確無誤地傳輸到接收方。每一層的報頭都包含了必要的控制信息，確保數據的完整性、順序性和安全性。這里給大家簡單概括一下：

●  發送端流程：

1. 應用層：應用程序生成數據并調用發送函數。

2. 傳輸層 (TCP)：數據被分成TCP段并添加TCP頭部。

3. 網絡層 (IP)：TCP段被封裝成IP數據包并添加IP頭部。

4. 鏈路層 (以太網)：IP數據包被封裝成以太網幀并發送。

●  接收端流程：

1. 鏈路層 (以太網)：接收到以太網幀，去除以太網頭部，提取IP數據包。

2. 網絡層 (IP)：接收到IP數據包，去除IP頭部，提取TCP段。

3. 傳輸層 (TCP)：接收到TCP段，去除TCP頭部，重組應用層數據，發送ACK確認。

4. 應用層：接收到重組后的數據，進行處理。