7、数据通信网络要素与协议层解析

数据通信网络要素与协议层解析

1. 分组通信要素

在数据通信网络中，网络会规定端点可发送到网络的协议数据单元（PDU）的（最大）大小。端点向网络发送的PDU通常被称为分组（packet），它由开销信息和实际数据（有效载荷）组成。开销信息包含在分组头中，部分网络还会在分组尾包含一些开销信息。分组的格式，包括头和尾的格式与内容，以及分组大小，都由网络进行规定，开销大小可能固定也可能可变。

分组通信可用于无连接网络和有虚拟连接的面向连接网络。在无连接服务中，分组头中的目的地址是网络定义的目的端点的实际地址；在面向连接服务中，由于连接已建立，网络可能隐含理解目的地址，或者通过“地址”标识连接，以便将分组送达正确的目的地。通信规则的集合被称为协议，例如分组大小、头和尾的格式，以及网络可靠传输分组所需的信息交换等。对于面向连接的操作，建立和释放连接所需的信息交换也是规则的一部分。

以互联网协议（IP）网络的分组格式为例，IP分组头长度可变，至少20字节，后面跟随有效载荷，不使用分组尾。以下是IP分组格式各字段的简要说明：
| 字段 | 位数 | 说明 |
| ---- | ---- | ---- |
| Ver | 4位 | 标识IP版本（这里为IPv4） |
| IHL | 4位 | 互联网头长度，以4字节组为单位，基本头长20字节时IHL为5，使用选项时头会扩展，总头长必须是4字节的倍数，指示分组有效载荷开始的位置 |
| TOS | 4位 | 服务类型 |
| Total Length | 16位 | 分组总长度（包括头），以字节为单位，最大允许65,536字节，但网络可能规定更小的最大分组大小 |
| Identi