数据封装--中文百科全书

简介

数据包利用网路在不同设备之间传输时，为了可靠和準确地传送到目的地，并且高效地利用传输资源（传输设备和传输线路），事先要对数据包进行拆分和打包，在所传送的数据包上附加上目标地址，本地地址，以及一些用于纠错的位元组，安全性和可靠性较高时，还要进行加密处理等等。这些操作就叫数据封装。而对数据包进行处理时通信双方所遵循和协商好的规则就是协定。与邮寄物品相比，数据包本身就如同物品，而封装就如同填写各种邮寄信息，协定就是如何填写信息的规定。

从上面的分析可以看出，对数据包封装实际上很複杂：要达到可靠、準确及高效的目的，必须考虑很多影响因素，并有针对性地採取防範措施。在实际套用中，组网的数据封装按功能分层进行，目的很简单，就是为了能将複杂系统分解为很多模组，各模组独立，互不影响，每个模组（每层）之间用接口进行连线和互动，并互相提供服务。这样不仅更容易实现功能，而且使整个系统具有良好的兼容性和可扩展性。

原理

数据封装是指将协定数据单元（PDU）封装在一组协定头和尾中的过程。在 OSI7层参考模型中，每层主要负责与其它机器上的对等层进行通信。该过程是在“协定数据单元”（PDU）中实现的，其中每层的 PDU 一般由本层的协定头、协定尾和数据封装构成。

每层可以添加协定头和尾到其对应的 PDU 中。协定头包括层到层之间的通信相关信息。协定头、协定尾和数据是三个相对的概念，这主要取决于进行信息单元分析的各个层。例如，传输头（TH）包含只有传输层可以看到的信息，而位于传输层以下的其它所有层将传输头作为各层的数据部分进行传送。在网路层，一个信息单元由层3协定头（NH）和数据构成；而数据链路层中，由网路层（层3协定头和数据）传送下去的所有信息均被视为数据。换句话说，特定 OSI 层中信息单元的数据部分可能包含由上层传送下来的协定头、协定尾和数据。

例如，如果计算机 A 要将应用程式中的某数据传送至计算机 B 套用层。计算机 A 的套用层联繫任何计算机 B 的套用层所必需的控制信息，都是通过预先在数据上添加协定头。结果信息单元，其包含协定头、数据、可能包含协定尾，被传送至表示层，表示层再添加为计算机 B 的表示层所理解的控制信息的协定头。信息单元的大小随着每一层协定头和协定尾的添加而增加，这些协定头和协定尾包含了计算机 B 的对应层要使用的控制信息。在物理层，整个信息单元通过网路介质传输。

计算机 B 中的物理层接收信息单元并将其传送至数据链路层；然后 B 中的数据链路层读取包含在计算机 A 的数据链路层预先添加在协定头中的控制信息；其次去除协定头和协定尾，剩余部分被传送至网路层。每一层执行相同的动作：从对应层读取协定头和协定尾，并去除，再将剩余信息传送至高一层。套用层执行完后，数据就被传送至计算机 B 中的应用程式接收端，最后收到的正是从计算机 A 套用程所传送的数据。

网路分层和数据封装过程看上去比较繁杂，但又是相当重要的体系结构，它使得网路通信实现模组化并易于管理。

数据封装的过程

数据封装的过程大致如下：

1.用户信息转换为数据，以便在网路上传输

2.数据转换为数据段，并在传送方和接收方主机之间建立一条可靠的连线

3.数据段转换为数据包或数据报，并在报头中放上逻辑地址，这样每一个数据包都可以通过网际网路进行传输

4.数据包或数据报转换为帧，以便在本地网路中传输。在本地网段上，使用硬体地址唯一标识每一台主机。

5.帧转换为比特流，并採用数字编码和时钟方案

以常见的OSI模型为例，它共分为七层，从下到上依次为：物理层、数据链路层、网路层、传输层、会话层、表示层、套用层，每层都对应不同的功能。为了实现对应功能，都会对数据按本层协定进行协定头和协定尾的数据封装，然后将封装好的数据传送给下层，各层的数据封装过程如下图所示。

其中在传输层用TCP头已标示了与一个特定套用的连线，并将数据封装成了数据段；网路层则用IP头标示了已连线的设备网路地址，并可基于此信息进行网路路径选择，此时将数据封装为数据包；到了数据链路层，数据已封装成了数据帧，并用MAC头给出了设备的物理地址，当然还有数据校验等功能栏位等；到了物理层，则已封装成为比特流，就成为纯粹的物理连线了。

传送方的数据封装过程