数据包

数据包图片来源百度网原图链接

包(Packet)是TCP/IP协议通信传输中的数据单位，一般也称“数据包”。 TCP/IP协议是工作在OSI模型第三层(网络层)、第四层(传输层)上的，帧工作在第二层(数据链路层)。上一层的内容由下一层的内容来传输，所以在局域网中，“包”是包含在“帧”里的。

中文名:数据包

外文名:Data Packet

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解释

包(Packet)：在包交换网络里，单个消息被划分为多个数据块，这些数据块称为包，它包含发送者和接收者的地址信息。这些包然后沿着不同的路径在一个或多个网络中传输，并且在目的地重新组合。 名词解释：OSI(Open System Interconnection，开放系统互联)模型是由国际标准化组织(ISO)定义的标准，它定义了一种分层体系结构，在其中的每一层定义了针对不同通信级别的协议。OSI模型有7层，1到7层分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。OSI模型在逻辑上可分为两个部分：低层的1至3层关注的是原始数据的传输；高层的4至7层关注的是网络下的应用程序。

概述

任意一台主机都能够发送具有任意源地址的数据包。当数据包进行长距离的传输时需要经过许多中继站。每个中继站就是一台主机或路由器，他们基于路由信息，将数据包向下一个中继站传递。在数据传输的路途上，如果路由器遇到大数据流量的情况下，它可能在没有任何提示的情况下丢掉一些数据包。较高层的协议（如TCP协议）用于处理这些问题，以便为应用程序提供一条可靠的链路。如果对于下一个中继站来说数据包太大，该数据包就会被分片。也就是说，大的数据包会被分成两个或多个小数据包，每个小数据包都有自己的IP头，但其净荷仅仅是大数据包净荷的一部分。每个小数据包可以经由不同的路径到达目的地。在传输的路途上，每个小数据包还可能会被继续分片。当这些小数据包到达目标机器时，他们会被重新拼装到一起。按照规则规定，在中间节点上，不允许对小数据包进行拼装组合。

我们可以用一个形象一些的例子对数据包的概念加以说明：我们在邮局邮寄产品时，虽然产品本身带有自己的包装盒，但是在邮寄的时候只用产品原包装盒来包装显然是不行的。必须把内装产品的包装盒放到一个邮局指定的专用纸箱里，这样才能够邮寄。这里，产品包装盒相当于数据包，里面放着的产品相当于可用的数据，而专用纸箱就相当于帧，且一个帧中只有一个数据包。 “包”听起来非常抽象，那么是不是不可见的呢？通过一定技术手段，是可以感知到数据包的存在的。比如在Windows 2000 Server中，把鼠标移动到任务栏右下角的网卡图标上(网卡需要接好双绞线、连入网络)，就可以看到“发送：××包，收到：××包”的提示。通过数据包捕获软件，也可以将数据包捕获并加以分析。 就是用数据包捕获软件Iris捕获到的数据包的界面图，在此，大家可以很清楚地看到捕获到的数据包的MAC地址、IP地址、协议类型端口号等细节。通过分析这些数据，网管员就可以知道网络中到底有什么样的数据包在活动了。

实例

数据包的结构：数据包的结构非常复杂，不是三言两语能够说清的，在这里主要了解一下它的关键构成就可以了，这对于理解TCP/IP协议的通信原理是非常重要的。数据包主要由“目的IP地址”、“源IP地址”、“净载数据”等部分构成，包括包头和包体，包头是固定长度，包体的长度不定，各字段长度固定，双方的请求数据包和应答数据包的包头结构是一致的，不同的是包体的定义。 数据包的结构与我们平常写信非常类似，目的IP地址是说明这个数据包是要发给谁的，相当于收信人地址；源IP地址是说明这个数据包是发自哪里的，相当于发信人地址；而净载数据相当于信件的内容。 正是因为数据包具有这样的结构，安装了TCP/IP协议的计算机之间才能相互通信。我们在使用基于TCP/IP协议的网络时，网络中其实传递的就是数据包。理解数据包，对于网络管理的网络安全具有至关重要的意义。

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运用

简单的说，你上网打开网页，这个简单的动作，就是你先发送数据包给网站，它接收到了之后，根据你发送的数据包的IP地址，返回给你网页的数据包，也就是说，网页的浏览，实际上就是数据包的交换。

1、数据链路层对数据帧的长度都有一个限制，也就是链路层所能承受的最大数据长度，这个值称为最大传输单元，即MTU。以以太网为例，这个值通常是1500字节。

2、对于IP数据包来讲，也有一个长度，在IP包头中，以16位来描述IP包的长度。一个IP包，最长可能是65535字节。

3、结合以上两个概念，第一个重要的结论就出来了，如果IP包的大小，超过了MTU值，那么就需要分片，也就是把一个IP包分为多个，这个概念非常容易理解，一个载重5T的卡车，要拉10T的货，它当然就得分几次来拉了。

4. IP分片是很多资料常讲的内容，但是我倒是觉得分不分片其实不重要，重要的是另一个东西。一个数据包穿过一个大的网络，它其间会穿过多个网络，每个网络的MTU值是不同的。我们可以设想，如果接受/发送端都是以太网，它们的MTU都是1500，我们假设发送的时候，数据包会以1500来封装，然而，不幸的是，传输中有一段X.25网，它的MTU是576，这会发生什么呢？我想，这个才是我们所关心的。

当然，结论是显而易见的，这个数据包会被再次分片，咱开始用火车拉，到了半路，不通火车，只通汽车，那一车货会被分为很多车……仅此而已，更重要的是，这种情况下，如果IP包被设置了“不允许分片标志”，那会发生些什么呢？对，数据包将被丢弃，然后收到一份ICMP不可达差错，告诉你，需要分片！这个网络中最小的MTU值，被称为路径MTU，我们应该有一种有效的手段，来发现这个值，最笨的方法或许是先用traceroute查看所有节点，然后一个个ping……

5、到了传输层，也会有一个最大值的限制，当然，对于只管发，其它都不管的UDP来说，不在我们讨论之列。这里说的是TCP协议。说到大小，或许会让人想到TCP著名的滑动窗口的窗口大小，它跟收发两端的缓存有关，这里讨论的是传输的最大数据包大小，所以，它也不在讨论之列。TCP的选项字段中，有一个最大报文段长度（MSS），表示了TCP传往另一端的最大数据的长度，当一个连接建立时，连接的双方都要通告各自的MSS，也就是说，它是与TCP的SYN标志在一起的。当然，对于传输来讲，总是希望MSS越大越好，超载这么严重，谁家不希望多拉点货……但是，MSS总是有个限制的，也就是它的值=MTU-IP头长度-TCP头长度，对于以太网来讲它通常是1500-20-20=1460，虽然总是希望它能很大(如1460)，但是大多数BSD实现，它都是512的倍数，如1024……

6、回到分片上来，例如，在Win2000下执行如下命令：

"ping 192.168.0.1 -l 1473

按刚才的说法，1473+20(ip头)+8(icmp头)=1501，刚好大于1500，它会被分片，但是，我们关心的是：

这个数据包会被怎么样分法？

可以猜想，第一个包是

以太头+IP头+ICMP头+1472的数据；

那第二个分片包呢？

它可以是：

以太头+IP头+ICMP头+1个字节的数据

或者是：

以太头+IP头+1个字节的数据"(引号内的内容可否在这里不详细阐述，对于1473的数据如何被分为1472和1不是很清楚2010.01.15 13：50)也就是省去ICMP头的封装，当然，IP头是不可以省的，否则怎么传输了……

事实上，TCP/IP协议采用的是后一种封装方式，这样，一次可以节约8个字节的空间。IP包头中，用了三个标志来描述一个 分片包：

1、分片标志：如果一个包被分片了，分片标志这个字段被置于1，最后一个分片除外；——这样，对于接收端来讲，可以根据这个标志位做为重组的重要依据之一；

2、分片偏移标志：光有一个标志位说明“自己是不是分片包”是不够的，偏移标志位说明了自己这个分片位于原始数据报的什么位置。很明显，这两个标志一结合，就很容易重组分片包了。

3、不允许分片标志：如果数据包强行设置了这个标志，那么在应该分片的时候，…… err，刚才已经说过了。