帧、报文、数据包的差别

本文聚焦计算机网络中报文、帧、数据包的区分。先介绍三者概念,帧是数据链路层协议数据单元,数据包是TCP/IP协议通信传输数据单元,报文是网络交换与传输单元。接着从体系结构区分不同层发出的数据包。最后阐述数据包分帧封装原理,以及用通俗方式解释数据在各层的处理。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

      在计算机网络这一章节中,经常会遇到报文、帧、数据包等名称。这些内容比较相近,都是在网络传输的数据概念,如何更好的区分他们之间的联系,那就一起来看吧。

 

一、概念区分

  • 帧(frame):数据链路层的协议数据单元,它包括三部分:帧头、数据部分、帧尾。其中,帧头和帧尾包含一些必要的控制信息,比如同步信息、地址信息、差错控制信息等。

  • 数据包(packet):在TCP/IP协议通信传输中的数据单元,也称为“包”。指自包含的,带有足够寻址信息,可独立地从源主机传输到目的主机,而不需要以来早期地源主机和目的主机之间交换信息以及传输网络地数据包。

  • 报文(message):是网路中交换与传输的数据单元,也是网络传输的单元,报文包含了将要发送的完整的数据信息,其长短不一。报文在传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输,封装的方式就是添加一些控制信息组成的不受,那些就是报文头。

 

二、体系结构区分

 

一般来说,数据链路层发送的数据包称为frame,地址是链路层的地址,如mac地址。网络层发出的数据包称为packet,地址是网络层地址,如IP地址。传输层发出的数据包称为segment/datagram,地址是传输层地址,比如TCP的端口号

 

三、数据包分帧封装原理

 

       网络层传输的包(packet,又称分组),在数据链路层中传输的是“帧”(frame)。数据包到达数据链路层后加上数据链路层的协议头和协议尾就构成了一个数据帧。在每个帧的前部加上一个帧头部,在帧的结尾处加上一个帧尾部,把网络层的数据包作为帧的数据部分,就构成了一个完整帧。帧头和帧尾就是作为帧的起始和结束标志,也就是帧边界,如图所示。

 

用通俗易懂的话解释:

       当数据数据链路层传输的时候叫做“帧”,当一个帧被接受并提交到第二次处理:剥开帧头帧尾,获得数据包(对于第二层来说它只认识帧头和帧尾,其他包括包头等都是帧承载的普通数据);然后这个包被提交到第三层:它能识别包头,得到被包在里面的信息(信息包含第四层TCP数据报头,对于第三层来说也是报头也是它承载的普通数据),第三层结束以后把去掉报头的数据给第四层,这些数据就是报文。

### 标志报文技术解析 在网络通信中,标志报文通常涉及数据链路层中用于控制数据传输的关键字段,特别是在以太网IP报文中的标志位。这些标志位用于指示数据数据包的特定属性,确保数据在网络中正确传输处理。 #### 以太网的最大长与最大传输单元(MTU) 以太网的最大长通常为1518字节,其中包括14字节的以太网头部4字节的校验序列(FCS),因此数据部分的最大长度为1500字节,这一数值也被称为最大传输单元(MTU)[^5]。如果IP数据包的长度超过这个值,就需要进行分片处理。 #### IP报文的标志位 在IPv4报文中,标志字段(Flags)用于控制数据包的分片行为。标志字段由3位组成,具体如下: - **Bit 0**:保留位,必须为0。 - **Bit 1**:DF(Don’t Fragment),如果该位为1,则表示数据包不允许分片。 - **Bit 2**:MF(More Fragments),如果该位为1,则表示当前数据包不是最后一个分片,后续还有更多分片。 这些标志位在数据包分片重组过程中起着关键作用。例如,当一个IP数据包需要被分片时,除了最后一个分片外,其他分片的MF位都会被设置为1。而DF位用于防止数据包被分片,适用于某些不支持分片的网络环境[^4]。 #### TCP报文的标志位 在TCP协议中,标志位用于控制连接的建立、数据传输连接的终止。常见的标志位包括: - **SYN(Synchronize)**:用于建立连接,表示同步序号。 - **ACK(Acknowledgment)**:确认标志,表示确认序号有效。 - **FIN(Finish)**:用于关闭连接,表示发送方已经没有数据要发送。 - **RST(Reset)**:用于异常关闭连接,表示连接出现严重错误,接收端收到RST包后不需要发送ACK确认报文。 这些标志位在TCP的三次握手四次挥手过程中起到了关键作用,确保连接的可靠建立释放[^3]。 #### ARP协议与标志报文的关系 虽然ARP协议本身不涉及标志的概念,但它在局域网中用于解析IP地址到物理地址(MAC地址)的映射。ARP请求响应报文的格式中包含硬件类型、协议类型、操作类型等字段,这些字段在数据链路层的通信中起到了类似标志的作用,帮助主机正确地发送数据[^2]。 #### 分片与重组中的标志报文 当IP数据包的大小超过链路的MTU时,数据包会被分片。每个分片的IP头部中包含以下字段用于重组: - **标识(Identification)**:用于标识属于同一个原始数据包的分片。 - **标志(Flags)**:如前所述,DFMF位用于控制分片行为。 - **片偏移(Fragment Offset)**:表示当前分片在原始数据包中的位置,单位为8字节。 接收端通过这些字段将分片重新组装成完整的数据包。例如,假设一个原始IP包总长度为4000字节,IP头部长度为20字节,那么数据部分为3980字节。由于MTU为1500字节,因此需要分成多个分片,每个分片的片偏移值会根据其在原始数据包中的位置进行计算[^5]。 #### 示例代码:分析IP报文标志位 以下是一个简单的Python代码示例,用于解析IP报文中的标志位: ```python def parse_ip_flags(flags): flag_bits = bin(flags)[2:].zfill(3) # Convert to 3-bit binary string reserved = flag_bits[0] df = flag_bits[1] mf = flag_bits[2] return { "Reserved": reserved, "DF (Don't Fragment)": df, "MF (More Fragments)": mf } # Example: Flags value 2 corresponds to "Don't Fragment" (DF=1, MF=0) flags = 2 parsed_flags = parse_ip_flags(flags) print(parsed_flags) ``` 该代码将IP报文中的标志字段转换为二进制,并解析出保留位、DF位MF位的值,帮助理解数据包的分片行为。 ###
评论 27
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值