数据帧frame,数据包packet,数据报datagram和数据段segment

本文介绍了OSI参考模型中不同层所传输的数据单元类型,包括数据帧、数据包、数据报、数据段和消息等,并解释了这些数据单元的特点及它们在网络通信中的作用。

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OSI参考模型的各层传输的数据和控制信息具有多种格式,常用的信息格式包括帧、数据包、数据报、段、消息、元素和数据单元。信息交换发生在对等OSI层之间,在源端机中每一层把控制信息附加到数据中,而目的机器的每一层则对接收到的信息进行分析,并从数据中移去控制信息,下面是各信息单元的说明:

数据帧(Frame):是一种信息单位,它的起始点和目的点都是数据链路层。
数据包(Packet):也是一种信息单位,它的起始和目的地是网络层。
数据报(Datagram):通常是指起始点和目的地都使用无连接网络服务的的网络层的信息单元。
数据段(Segment):通常是指起始点和目的地都是传输层的信息单元。
消息(message):是指起始点和目的地都在网络层以上(经常在应用层)的信息单元。

元素(cell)是一种固定长度的信息,它的起始点和目的地都是数据链路层。元素通常用于异步传输模式(ATM)和交换多兆位数据服务(SMDS)网络等交换环境。

数据单元(data unit)指许多信息单元。常用的数据单元有服务数据单元(SDU)、协议数据单元(PDU)。SDU是在同一机器上的两层之间传送信息。PDU是发送机器上每层的信息发送到接收机器上的相应层(同等层间交流用的)。

Packet(数据包):封装的基本单元,它穿越网络层和数据链路层的分解面。通常一个Packet映射成一个Frame,但也有例外:即当数据链路层执行拆分或将几个Packet合成一个Frame的时候。

数据链路层的PDU叫做Frame(帧);
网络层的PDU叫做Packet(数据包);
传输层TCP的叫做Segment(数据段);UDP的叫做Datagram。(数据报)
——在网络层中的传输单元(例如IP)。一个Datagram可能被封装成一个或几个Packets,在数据链路层中传输。

<think>嗯,用户现在问的是计算机网络中各层次的数据传输单位。我需要先回忆一下OSI七层模型TCP/IP四层模型中的各个层次,以及它们对应的数据传输单位。首先,应该从物理层开始,物理层处理的是比特流,也就是bit,对吧?然后是数据链路层,这一层的数据单位是帧(Frame),对吧?网络层的话,传输的是数据包Packet),而传输层是段(Segment)或者数据报Datagram),具体取决于协议,比如TCP是段,UDP是数据报。会话层、表示层应用层的数据单位可能不太常见,但通常称为消息或数据。 不过用户可能更熟悉TCP/IP模型,所以可能需要把两者对应起来。比如在TCP/IP模型中,网络接口层对应OSI的数据链路层物理层,传输单位是帧。网络层对应IP层,单位是包。传输层同样是段或数据报,应用层则对应OSI的应用层、表示层会话层,数据单位是消息或数据流。 用户可能想知道每一层的数据单位名称以及简要说明,比如为什么不同层有不同的单位,或者这些单位的作用。需要确保每个层次对应的名称准确,比如物理层是比特,数据链路层是帧,网络层是包,传输层是段,应用层是消息。同时可能需要提到封装解封装的过程,解释数据在不同层之间如何添加或移除头部尾部信息。 另外,是否有必要区分OSITCP/IP模型?用户可能对这两个模型有些混淆,所以需要明确说明。比如在OSI七层模型中,各层的单位,而在TCP/IP四层模型中,各层的单位可能合并了一些层次。例如,TCP/IP的应用层对应OSI的应用层、表示层、会话层,所以数据单位可能统称为消息或数据。 需要检查是否有常见的错误,比如误将传输层的数据单位称为数据包,但实际上数据包属于网络层。TCP用段,UDP用数据报,这点需要明确指出。另外,物理层的传输单位是比特,也就是二进制位,而数据链路层处理的是帧,包含MAC地址等信息。 是否需要举例说明?比如在发送电子邮件时,数据从应用层的消息开始,经过传输层分段,网络层封装成包,数据链路层成帧,物理层转为比特流传输。接收方则反向解封装。 用户可能的潜在需求是理解网络层次结构以及数据在各层的处理方式,为学习网络协议打下基础。或者他们可能在备考,需要记住各层的传输单位。因此,结构清晰、层次分明的回答会更有效。同时,要确保术语正确,比如帧、包、段、数据报的定义区别。 最后,总结各层的数据传输单位,可能用表格形式更直观,然后逐一解释每个单位的作用相关协议。需要确认每个层次的名称数据单位是否正确,避免混淆。例如,会话层、表示层在OSI模型中是否存在特定的数据单位?通常这些上层的单位可能统称为数据或消息,所以可能需要说明在高层中数据单位较为统一,而底层则有更具体的术语。</think>以下是**计算机网络各层次数据传输单位**的详细说明,基于**OSI七层模型****TCP/IP四层模型**的对应关系: --- ### **1. OSI模型各层数据传输单位** | **OSI层次** | **数据传输单位** | **核心功能与特点** | |------------------|------------------|------------------------------------------------------------------------------------| | **物理层** | **比特(bit)** | 传输二进制比特流(0/1),定义电压、接口等物理特性(如网线、光纤的电气信号传输)。 | | **数据链路层** | **帧(Frame)** | 封装网络层数据包为帧,添加MAC地址校验码(如以太网协议)。 | | **网络层** | **包(Packet)** | 实现路由与寻址,封装传输层数据为IP包(如IPv4/IPv6协议)。 | | **传输层** | **段(Segment)**或**数据报Datagram)** | - TCP协议:分段(Segment)<br>- UDP协议:数据报Datagram) | | **会话层** | **会话数据** | 管理通信会话的建立、维护与终止(如RPC协议)。 | | **表示层** | **格式化数据** | 数据加密、压缩、编码转换(如SSL/TLS加密、JSON/XML格式转换)。 | | **应用层** | **消息(Message)** | 提供用户接口,处理应用数据(如HTTP请求、电子邮件内容)。 | --- ### **2. TCP/IP四层模型对应** | **TCP/IP层次** | **对应OSI层** | **数据传输单位** | **典型协议** | |-------------------|------------------------|------------------|--------------------------------------------------| | **网络接口层** | 物理层 + 数据链路层 | **帧(Frame)** | 以太网(Ethernet)、Wi-Fi(802.11) | | **网络层** | 网络层 | **包(Packet)** | IP、ICMP、ARP | | **传输层** | 传输层 | **段(Segment)**或**数据报** | TCP、UDP | | **应用层** | 应用层 + 表示层 + 会话层 | **消息(Message)** | HTTP、FTP、DNS、SMTP | --- ### **3. 数据传输单位详解** #### **(1) 比特(bit)** - **作用**:物理层通过高低电压或光信号表示二进制数据(如光纤中光的亮灭代表1/0)。 - **示例**:网卡将帧转换为比特流通过网线传输。 #### **(2) 帧(Frame)** - **结构**: $$ \text{帧头(MAC地址)} + \text{数据载荷(IP包)} + \text{帧尾(CRC校验码)} $$ - **功能**:通过MAC地址实现局域网内设备间通信,校验数据完整性(如以太网帧最大1518字节)。 #### **(3) 包(Packet)** - **组成**: $$ \text{IP头(源/目的IP地址)} + \text{传输层数据(段/数据报)} $$ - **功能**:跨网络寻址,决定数据从源到目的的最佳路径(如路由器根据IP地址转发包)。 #### **(4) 段(Segment)与数据报Datagram)** - **TCP段**: - 包含序列号、确认号,支持可靠传输(如网页浏览、文件下载)。 - 结构: $$ \text{TCP头(端口号、控制标志)} + \text{应用层数据} $$ - **UDP数据报**: - 无连接、不可靠传输(如视频流、DNS查询)。 - 结构更简单,仅包含源/目的端口校验。 #### **(5) 消息(Message)** - **应用层协议**: - HTTP请求:`GET /index.html HTTP/1.1` - 电子邮件:SMTP协议中的文本内容与附件。 - **特点**:人类可读的格式化数据,通常基于文本或二进制编码(如JSON、Protobuf)。 --- ### **4. 数据封装与解封装过程** 1. **发送端**: $$ \text{应用数据(消息)} \xrightarrow{\text{+传输层头}} \text{段/数据报} \xrightarrow{\text{+IP头}} \text{包} \xrightarrow{\text{+帧头尾}} \text{帧} \xrightarrow{\text{比特流}} \text{物理传输} $$ 2. **接收端**: 逆向逐层剥离头部,最终还原为应用层消息。 --- ### **5. 常见问题** - **为什么分层?** 各层职责分离,便于协议设计与维护(如修改应用层协议不影响底层传输)。 - **MTU(最大传输单元)与分片**: 数据链路层帧大小受限(如以太网MTU=1500字节),超大的IP包会被分片传输。 --- ### **总结** 理解各层数据传输单位是掌握网络通信的基础: - **底层**(物理层、数据链路层)关注**物理信号与本地传输**; - **中层**(网络层、传输层)解决**跨网络寻址与端到端通信**; - **高层**(应用层)直接服务于用户需求。
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