最近突然對網路協議有了興趣，很想知道乙個簡單對網路請求是如何傳送出去的。我們都知道，所謂傳送資料，無非是把一串0/1位元發給接收方，拿最常見的場景來說，我們通常連線的wifi網路，計算機把一串0/1發給它，它是如何接收，如何識別該到那個地方截止是傳送方的乙個完整包呢？
這就要靠協議來支援了，所謂協議，就是大家共同約定好，共同遵守的一些規則而已。就好比國家與國家之間通常也會由很多協定，協議，備忘錄之類的檔案，其實也就約定了雙方在處理問題時的一些默契。而回到計算機協議，由於在計算機的世界都是0和1，所以計算機的協議通常就是約定雙方對這一串的0/1怎麼處理，比如，哪幾個0/1表示元資料，哪幾個表示分界符，哪幾個是真正的資料，等等。
圖1. 協議棧圖
上圖表示了資料從使用者產生到可以被傳送出去到封裝過程，也就是我們常看到到協議棧的流轉過程。分層協議棧的好處自不必多說，就是分層管理，模組化的典型思想，每一層只處理特定的問題，並為上層提供服務。從圖中可以看到，每一層往下，都會新增乙個首部作為元資料，並作為整個資料部分遞交給下層。各層新增的元資料各不相同，但基本目標都是方便管理本層的資料報。
我們知道現在計算機出廠一般都自帶網絡卡，網絡卡實現了mac層協議，複製資料報文的收發。我們也知道，tcp/ip協議棧族是由作業系統實現的，並封裝了介面作為系統呼叫供外部使用。
有了這兩點認識，我們就可以順暢的分析整個資料報的流轉。應用層呼叫作業系統提供的介面將資料傳入，經由系統內部處理後到達網絡卡(準確地說應該是到達網絡卡的快取)，再由網絡卡驅動將資料封裝成mac幀後通過底層通道傳送出去。
資料從應用層經系統內部處理的過程如下圖所示：
圖2. 資料傳送在作業系統內部的流轉
問題1：有人就問了，那連續的資料到達後，最後封裝成mac幀後其實都是一串連續的位元，接收方是如何識別哪是開頭，哪是結尾呢？
先解釋下協議棧圖中的mac層和物理層幾個標示。fcs是幀檢驗序列，用於接收方校驗所收到的幀是否有差錯，一般用的是crc校驗方式。而物理層翻譯成位元流後，前面插入的8個位元組是用作同步與幀起始定界符(其中前7個位元組是同步碼，最後乙個位元組是表示幀定界符)，所謂同步碼，是告訴接收方趕緊準備好接收資料，以免資料到達時接收方尚未準備好，白白浪費資源。
問題2：有人又問了，前面的起始定界符好理解，標示位元流中這裡是幀的開頭唄，那結尾咋辦，一連串的位元過來，總得有個尾定界符告知接收方這裡是幀的結尾吧。
其實這是個好問題，一般來說，在資料鏈路層封裝成幀的方案中，很明顯是要首尾定界符方能確定乙個完整的幀。但是現在廣泛使用的乙太網mac幀中卻是沒有定義結尾定界符的，這是因為它不需要，它有其他方式可以讓接收方識別出結尾。竅門就在傳送物理層位元流的時候，乙太網採用的是曼徹斯特編碼(不是聯隊,^_^)，這種編碼的乙個特點是每個0或1碼元都有一次高低電平轉換(而不經編碼的話，傳統的就是1是高電平，0是低電平，這導致碰到連續的0或1的時候，接收方收到的就是連續的高電平，或者連續的低電平，無法提取這裡面到底有多少個1或0)，有了這種編碼，那麼接收方就可以確定在沒有電平轉換的時候，就是幀的結尾，哈哈，這麼看這也是一種約定。
問題3：那還有人問了，要等到沒有電平變化的時候才能確定結尾，那不是沒發乙個幀都要等待一會，那如果我要連續的傳送咋辦？
這也是個好問題，其實解決方案很簡單，就是強制約定沒發乙個幀之間都要等待乙個間隔，讓接收方識別幀結尾，不允許連續的傳送幀。當然這麼強制也是有道理的，乙個是避免了插入幀定界符，再乙個是我們還要注意到乙太網一般使用廣播通道，其中使用的是csma/cd協議，也就是常說的載波監聽/碰撞檢測協議，這個協議說的其實是傳送前先監聽，邊傳送邊監聽，一旦檢測到碰撞就立即停止傳送。從這點看，如果一直連續的傳送幀，那麼就相當於連續的占用著共享通道，導致其他傳送方因碰撞而無法傳送，甚至被一直阻塞。所以，每傳送乙個幀，就留出點空隙，讓其他傳送方可以檢測通道是否空閒，公平競爭通道資源，這樣一舉兩得，何樂而不為呢。
問題4：就算前面的都沒問題了，那網絡卡在傳送位元流的時候，總不會乙個乙個位元的傳送吧，那也太慢了。
其實這就是個串並行的問題，我們看現在的網線，都是8個引腳絞在一塊，這可不是為了好看，事實上，計算機處理相關的東西都是以位元組作為基本單位，因此8個引腳絞在一塊，每次可以傳送乙個位元組，既可以並行傳送提高了速率，也方便了處理。至於無線網絡卡，雖沒有拆開看過，但是原理應該是不變的，只是由傳送電訊號，轉而傳送電磁訊號，所以應該也是8個位元一塊傳送，或者是更多倍數，如果路由器支援的話。
備註：
1. 圖二**於文章 ，在此謝過作者，也是看了其文章才把整個流程貫通起來。
2. 文章中很多知識點的解答都**於謝希仁老師編著的《計算機網路》，雖說當時看的不怎麼懂，但回過頭來細翻，還是頗有收穫。
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