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🔥 系列方向： linux网络
💪 学习宣言： 行动胜于空谈，实践出真知

网络通信看起来好像很简单：

主机 A  -----------------→  主机 B

但真正发送一份数据时，背后其实要解决很多问题：

• 不同计算机之间怎样保证能够互相理解？
• 为什么网络协议需要分层？
• OSI 七层模型和五层模型是什么关系？
• TCP、UDP、IP 这些协议到底在哪里实现？
• 一份应用数据是怎样经过协议栈发送出去的？
• 同一个局域网中的两台主机怎样通信？
• MAC 地址和 IP 地址分别有什么作用？
• 如果两台主机不在同一个网络中，数据又怎样经过路由器到达目的主机？

这一篇让我们沿着一份数据真正的传输过程，把这些问题串起来。

---

1. 网络协议与协议分层

不同计算机之间可能存在很多差异：

• 硬件结构不同；
• 操作系统不同；
• 软件环境不同；
• 数据组织方式不同。

如果每台计算机都按照自己的方式发送和解释数据，那么即使两台计算机已经通过网络连接起来，也无法真正完成通信。

所以，通信双方必须共同遵守一套规则。

这就是网络协议。

可以把协议理解成人与人交流时使用的语言。

假设 A 只会汉语，B 只会英语，那么两个人即使面对面，也很难正常交流。

如果双方都使用能够理解的语言，就可以顺利完成信息交换。

对应到计算机网络中：

语言      → 协议
交流      → 通信
说话内容  → 数据

因此：

网络协议就是通信双方共同遵守的一组规则，它规定了数据应该怎样组织、发送和处理。

但真正的网络通信非常复杂，一份数据从一台主机发送到另一台主机，要面对很多不同的问题：

• 数据应该怎样组织？
• 怎样确定数据发给谁？
• 怎样判断数据应该交给哪个应用程序？
• 数据应该经过哪些网络？
• 最终怎样通过网卡和传输介质发送出去？

如果把这些问题全部交给一个巨大的协议解决，整个协议会非常难设计，也非常难维护。

于是就有了一个非常重要的思想：

把复杂的网络通信拆成多个层次，每一层只负责解决一类问题。

这就是协议分层。

复杂的网络通信
       ↓
      分层
       ↓
┌──────────────┐
│  应用相关问题 │
├──────────────┤
│  数据传输问题 │
├──────────────┤
│  寻址转发问题 │
├──────────────┤
│  链路传输问题 │
├──────────────┤
│  物理传输问题 │
└──────────────┘

1.1 用打电话理解分层

假设 A 想和 B 打电话。

从两个人的角度来看：

A  <──────── 通话 ────────>  B

好像 A 和 B 是直接通信的。

但实际上，A 的声音要先进入通信设备，再经过底层通信网络，最后才能到达 B。

可以简单拆成：

A                         B
│                         │
│        语言层           │
└─────────────────────────┘
│                         │
│      通信设备层         │
└─────────────────────────┘

A 只需要负责正常说话，并不需要关心：

• 声音怎样转换；
• 经过了什么线路；
• 中间经过哪些设备；
• 最终怎样到达 B。

这说明：

上层只需要使用下层提供的服务，而不需要知道下层具体是怎样实现的。

分层以后还有一个很重要的好处。

假设底层通信设备换掉了，只要它仍然能够向上提供相同的通信能力，上层就不需要跟着改变。

所以分层能够：

• 降低不同模块之间的耦合；
• 让每一层专注解决自己的问题；
• 方便系统维护和排错；
• 方便某一层独立升级；
• 更有利于协议标准化。

这就引出了另一个问题：

如果每个厂商都自己设计一套协议体系，会怎样？

计算机网络发展的早期，不同厂商往往拥有自己的网络体系结构：

厂商 A → 协议体系 A
厂商 B → 协议体系 B
厂商 C → 协议体系 C

即使设备已经在物理上连接起来，只要协议体系不同，仍然可能无法正常通信。

因此，网络不仅需要协议，还需要：

标准化的协议体系。

在这样的背景下，OSI 参考模型出现了。

---

2. OSI 参考模型与 TCP/IP

OSI，全称：

Open Systems Interconnection，开放系统互连。

OSI 参考模型把网络通信划分成七个层次：

应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

学习 OSI 的重点并不是单纯背下这七个名字，而是理解：

网络通信中的不同问题，可以交给不同层分别解决。

2.1 OSI 七层分别解决什么问题

假设主机 A 上的用户要向主机 B 发送一封内容为：

早上好

的邮件。

发送端的数据会从上向下经过协议栈：

应用层
 ↓
表示层
 ↓
会话层
 ↓
传输层
 ↓
网络层
 ↓
数据链路层
 ↓
物理层

接收端则按照相反方向向上处理。

应用层

应用层直接面向具体的网络应用。

例如：

• HTTP；
• FTP；
• SMTP；
• Telnet。

在发送邮件这个例子中，用户编写邮件并要求邮件程序把内容发送出去，就属于应用层要处理的问题。

表示层

不同计算机使用的数据表示形式可能不同。

例如，同一段文字可能采用不同编码。

因此，表示层主要解决：

数据应该以什么形式表示。

例如数据格式转换、编码转换等。

会话层

网络通信并不一定只交换一次数据。

例如：

建立通信
   ↓
发送第 1 份数据
   ↓
发送第 2 份数据
   ↓
发送第 3 份数据
   ↓
结束通信

会话层主要负责组织和管理通信双方之间的会话过程。

传输层

传输层主要负责：

为通信双方的应用提供端到端的数据传输服务。

后面会重点学习两个非常重要的传输层协议：

TCP
UDP

网络层

网络层需要解决：

数据怎样到达目标主机所在的网络。

这一层会涉及：

• 网络层地址；
• 数据应该发往哪里；
• 跨越多个网络时怎样转发。

IP 就属于网络层协议。

数据链路层

当数据真正进入某一段网络以后，还需要解决：

数据在当前链路中怎样传递。

后面会接触：

• 以太网；
• MAC 地址；
• 数据帧；
• 交换机。

物理层

最终，所有数据都必须变成能够在真实介质中传播的信号：

二进制数据
   ↓
电信号 / 光信号 / 无线信号
   ↓
真实传输介质

这就是物理层主要解决的问题。

2.2 从 OSI 到 TCP/IP

OSI 帮助我们建立了完整的分层思想。

但真正进入 Internet 和网络编程以后，更经常遇到的是：

TCP/IP 协议体系。

为什么叫做 TCP/IP 五层模型？
这是因为其中的 TCP、IP 协议非常经典、非常重要，具有代表意义，于是就命名成了 TCP/IP 五层模型

需要注意：

TCP/IP 并不是 TCP 和 IP 两个协议简单地放在一起，而是一整套围绕 Internet 通信形成的协议体系。

例如：

应用层：
HTTP、FTP、SMTP……

传输层：
TCP、UDP

网络层：
IP、ICMP……

数据链路层：
以太网等

在后续学习中，通常将 OSI 中的应用层、表示层和会话层统一归入应用层，因此可以按照下面的五层模型理解网络协议栈：

应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

后面的网络学习，主要就按照这五层展开。

---

3. 网络协议栈与操作系统

知道协议怎样分层以后，还需要解决一个非常实际的问题：

TCP、UDP、IP 这些协议到底是谁实现的？

对于普通 Linux 网络程序，可以大致这样理解：

用户空间
┌─────────────────────────┐
│         应用层          │
│   用户程序 / 应用协议   │
└────────────┬────────────┘
             │
           socket
=============│================
             │
内核空间     ↓
┌─────────────────────────┐
│         传输层          │
│       TCP / UDP         │
├─────────────────────────┤
│         网络层          │
│           IP            │
├─────────────────────────┤
│   数据链路相关处理      │
│      网卡驱动等         │
└────────────┬────────────┘
             │
            网卡

也就是说：

应用层主要由用户程序实现，而 TCP、UDP、IP 等传输层和网络层协议的核心功能通常已经由操作系统内核实现。

因此，我们写网络程序时，并不需要自己重新实现 TCP 或 IP。

应用程序通过：

socket

使用操作系统已经实现好的网络协议栈。

所以 Linux 网络编程本质上就是：

学习应用程序怎样通过 socket 使用操作系统提供的网络能力。

Linux 中的 socket 可以通过文件描述符进行操作，因此后面还会继续看到：

read
write
close
……

这些熟悉的接口。

3.1 不同网络设备主要处理到哪一层

把常见网络设备放进五层模型中，也能帮助我们理解它们分别在做什么。

主机

主机需要运行应用程序，同时完成完整的网络通信，因此涉及整个协议栈：

应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

路由器

路由器最核心的任务是：

根据网络层信息，在不同网络之间转发数据。

因此经典路由器主要涉及：

网络层
数据链路层
物理层

交换机

普通二层交换机主要根据 MAC 地址转发数据帧，因此主要涉及：

数据链路层
物理层

集线器

集线器主要负责物理信号的转发，因此通常放在：

物理层

可以简单记成：

设备	主要处理到哪一层
主机	完整协议栈
路由器	网络层
交换机	数据链路层
集线器	物理层

这里说的是学习网络时常见的经典划分，实际设备可能集成更多功能。

---

4. 数据封装与分用

现在开始真正观察一份数据。

假设应用程序想发送：

hello

如果只是把 hello 直接扔进网络，其他协议根本不知道：

• 数据从哪里来？
• 最终发给谁？
• 当前应该怎么处理？
• 处理完成以后应该交给谁？

所以，不同层的协议还需要携带自己的控制信息。

这些信息通常按照协议规定的格式组织在协议首部中。

可以类比寄快递。

真正想运输的是：

商品

但快递运输过程中还需要：

寄件人
收件人
地址
联系电话
……

所以真正参与运输的是：

快递信息 + 商品

网络通信也是类似的。

4.1 封装

假设传输层使用 TCP。

应用数据来到传输层以后：

TCP 首部 + hello

再交给网络层。

网络层使用 IP：

IP 首部 + TCP 首部 + hello

继续向下交给数据链路层。

如果当前使用以太网：

以太网相关信息
+
IP 首部
+
TCP 首部
+
hello

整个过程可以抽象成：

应用数据
   ↓
[ TCP | 应用数据 ]
   ↓
[ IP | TCP | 应用数据 ]
   ↓
[ Ethernet | IP | TCP | 应用数据 ]
   ↓
发送到网络

这种：

数据从协议栈上层向下传递，并逐层加入本层协议所需控制信息的过程

就叫做封装。

不同层的数据也经常有不同称呼，例如：

层次	常见名称
传输层	段
网络层	数据报
数据链路层	帧

4.2 解封装与分用

数据到达目标主机以后，过程正好反过来。

首先收到：

Ethernet
   ↓
IP
   ↓
TCP
   ↓
应用数据

数据链路层先处理自己的信息，然后取出里面的 IP 数据。

网络层再处理 IP，取出里面的 TCP 数据。

传输层继续处理 TCP，最终得到真正的应用数据。

收到数据帧
   ↓
数据链路层处理
   ↓
IP 数据
   ↓
网络层处理
   ↓
TCP 数据
   ↓
传输层处理
   ↓
应用数据

这个过程就是解封装。

以后学习任何一个具体协议，都可以重点观察两个问题。

第一个问题：

协议怎样把自己的首部和有效载荷分开？

例如：

IP 首部 + TCP 数据

IP 必须能够判断：

IP 首部在哪里结束？
TCP 数据从哪里开始？

第二个问题：

处理完以后，怎样知道应该把有效载荷交给谁？

例如 IP 的上层可能是：

TCP
UDP
ICMP
……

所以 IP 必须能够告诉接收方：

这份数据接下来应该交给哪个协议处理？

同样，TCP 或 UDP 处理完成以后，也需要确定数据最终应该交给哪个应用程序。

这种把数据交给正确上层协议或应用的过程就是：

分用。

所以可以简单记成：

发送端：封装

接收端：解封装 + 分用

---

5. 局域网通信

协议栈内部的数据处理已经清楚了。

接下来看看数据真正离开主机以后，是怎样在局域网中传输的。

假设：

主机 A
   │
交换机
   │
主机 B

A 和 B 位于同一个局域网。

这里主要使用以太网来理解。

5.1 以太网与共享介质

以太网是一种非常重要的局域网技术。

在早期共享介质以太网中，多台设备可能共同使用同一通信介质：

A ─┐
B ─┼──── 共享通信介质
C ─┤
D ─┘

如果多个设备同时发送数据，就可能发生冲突。

因此，早期共享式以太网需要相应的介质访问控制机制，来协调设备对共享链路的使用。

后来随着交换机和全双工以太网广泛使用，每个设备通常拥有相对独立的交换链路，传统共享介质下的碰撞问题已经大幅减少。

不过这里真正需要建立的认识是：

局域网中的设备也需要按照一定的数据链路层规则发送和接收数据。

而以太网中一个非常重要的地址就是：

MAC 地址。

5.2 MAC 地址

MAC：

Media Access Control Address

常见 MAC 地址长度为：

48 bit = 6 字节

例如：

08:00:27:03:fb:19

以太网帧中会携带：

源 MAC 地址
目标 MAC 地址

假设：

主机 A：MAC_A
主机 B：MAC_B

A 要在当前局域网中把数据帧发送给 B，可以简单理解成：

源 MAC：MAC_A
目标 MAC：MAC_B

因此，当前阶段可以先把 MAC 地址理解成：

MAC 地址主要服务于当前链路中的数据帧传递。

可以用教室点名来理解。

假设老师说：

张三，你的作业为什么没交？

教室里的其他人虽然也可能听到这句话，但首先会判断：

老师叫的是不是我？

张三发现叫的是自己以后，才继续处理后面的内容。

目标 MAC 地址也可以帮助设备判断：

这一帧数据是不是发给我的？

【图片占位：多台主机具有不同 MAC 地址的局域网示意图。】

5.3 交换机怎样转发数据帧

现代局域网中，经常使用交换机连接多台设备：

             主机 A
               │
               │
主机 C ───── 交换机 ───── 主机 B
               │
               │
             主机 D

交换机主要工作在数据链路层。

它能够学习并维护：

MAC 地址 ↔ 交换机端口

之间的对应关系。

例如：

MAC_A → 端口 1
MAC_B → 端口 2
MAC_C → 端口 3

如果交换机收到一帧数据：

目标 MAC = MAC_B

那么就可以：

收到数据帧
    ↓
查看目标 MAC
    ↓
查询 MAC 地址表
    ↓
找到 MAC_B 对应的端口
    ↓
向对应端口转发

这里需要区分：

交换机主要解决当前局域网中数据帧往哪个端口转发。

它并不负责决定数据最终应该去哪个网络。

跨网络转发是后面路由器要解决的问题。

5.4 完整走一遍局域网通信

现在假设主机 A 要发送：

hello

给同一局域网中的主机 B。

应用层首先产生：

hello

传输层如果使用 TCP：

TCP 首部 + hello

网络层加入 IP 信息：

源 IP：IP_A
目标 IP：IP_B

到达数据链路层后，因为 B 位于当前局域网，所以这一帧需要交给 B。

假设此时已经知道 B 的 MAC 地址：

源 MAC：MAC_A
目标 MAC：MAC_B

于是整个数据可以简单表示成：

┌────────────────────┐
│ 源 MAC：MAC_A      │
│ 目标 MAC：MAC_B    │
├────────────────────┤
│ 源 IP：IP_A        │
│ 目标 IP：IP_B      │
├────────────────────┤
│ TCP                │
├────────────────────┤
│ hello              │
└────────────────────┘

这里暂时先假设发送方已经知道目标 MAC 地址，具体怎样获得这个地址，后面学习相关协议时再展开。

A 把数据帧发送出去。

交换机看到：

目标 MAC = MAC_B

查询 MAC 地址表以后，把帧转发到 B 所连接的端口。

B 收到以后：

数据链路层
   ↓
处理以太网帧
   ↓
网络层
   ↓
处理 IP
   ↓
传输层
   ↓
处理 TCP
   ↓
应用层

最终应用程序得到：

hello

这就是同一局域网中一次基本的数据通信。

---

6. 跨网络通信

现在把场景换一下：

主机 A
   │
网络 1
   │
路由器
   │
网络 2
   │
主机 B

A 和 B 不在同一个网络中。

这时，A 就不能只依靠当前局域网中的交换机完成通信。

因为交换机负责的是：

当前局域网内部的数据帧转发。

数据如果要离开当前网络，就需要一个能够连接不同网络的设备：

路由器。

6.1 路由器为什么能连接不同网络

路由器通常拥有多个网络接口。

例如：

网络 1
   │
接口 1
   │
┌────────┐
│ 路由器 │
└────────┘
   │
接口 2
   │
网络 2

接口 1 接入网络 1，接口 2 接入网络 2。

于是路由器就可以位于两个不同网络之间：

主机 A
   ↓
网络 1
   ↓
路由器
   ↓
网络 2
   ↓
主机 B

它的核心任务就是：

根据网络层信息，把数据从一个网络转发到另一个网络。

这时也就能理解：

为什么只有 MAC 地址还不够。

MAC 地址主要关注：

当前这一段链路，数据帧交给谁。

但跨越多个网络以后，我们还需要知道：

这份数据最终要去哪个网络、哪台主机。

因此还需要：

IP 地址。

可以先记成：

IP
 ↓
最终去哪里

MAC
 ↓
这一跳交给谁

6.2 IP 地址和 MAC 地址的区别

IP 地址工作在网络层。

当前主要有：

IPv4
IPv6

IPv4 长度为：

32 bit

通常写成：

192.168.1.10

IPv6 则是：

128 bit

关于 IP 地址组成、子网、NAT 等问题，后面学习 IP 协议时再详细展开。

这里先抓住最重要的一点：

IP 地址用于网络层寻址，并参与跨网络的数据转发。

假设 A 要通过路由器把数据发送给 B：

A
↓
路由器
↓
B

整个通信至少分成两段链路：

第一段：

A → 路由器


第二段：

路由器 → B

可以把它类比成一次长途旅行。

假设最终目的地是上海：

南昌
 ↓
杭州
 ↓
上海

最终目的地始终是：

上海

但是每一段旅程的当前目的地分别是：

南昌 → 杭州
杭州 → 上海

映射到网络中：

IP
 ↓
描述整个网络层通信中的源和最终目标

MAC
 ↓
描述当前这一跳链路中的发送方和接收方

6.3 路由表和下一跳

如果 B 不在 A 当前所在的网络中，那么 A 需要先把数据交给能够继续转发它的路由器。

也就是说：

最终目标：B

当前下一跳：路由器

路由器收到 IP 数据报以后，也需要判断：

下一步应该往哪里走？

因此路由器会根据目标 IP 查询自己的路由信息。

可以简单理解成：

查看目标 IP
     ↓
查询路由表
     ↓
判断应该从哪个接口发送
     ↓
确定下一跳

如果网络更复杂：

A
↓
R1
↓
R2
↓
R3
↓
B

那么对于 A：

最终目标：B
下一跳：R1

对于 R1：

最终目标：B
下一跳：R2

对于 R2：

最终目标：B
下一跳：R3

所以：

最终目的地和下一跳是两个不同的概念。

6.4 完整走一遍跨网络通信

假设：

A 的 IP：IP_A
B 的 IP：IP_B

A 的 MAC：MAC_A

路由器左接口 MAC：MAC_R1
路由器右接口 MAC：MAC_R2

B 的 MAC：MAC_B

网络结构：

A
│
│ 网络 1
│
R
│
│ 网络 2
│
B

A 最终要给 B 发送数据，所以网络层首先构造：

源 IP：IP_A
目标 IP：IP_B

A 判断发现 B 不在当前网络中，因此当前下一跳是路由器。

于是第一段链路是：

A → 路由器

链路层信息可以简单表示为：

源 MAC：MAC_A
目标 MAC：MAC_R1

但是 IP 层仍然是：

源 IP：IP_A
目标 IP：IP_B

所以第一跳：

MAC：
MAC_A → MAC_R1

IP：
IP_A → IP_B

路由器收到数据帧以后，首先处理当前链路层的信息：

收到当前链路的数据帧
        ↓
处理链路层信息
        ↓
取出内部 IP 数据报

然后查看：

目标 IP = IP_B

发现目标并不是自己，于是：

查询路由表
   ↓
决定从哪个接口继续转发
   ↓
确定下一跳

路由器确定下一步以后，就进入了新的链路。

之前使用的：

MAC_A → MAC_R1

只属于第一段链路。

到了下一条链路，需要重新准备链路层信息。

如果下一跳就是 B：

源 MAC：MAC_R2
目标 MAC：MAC_B

但 IP 信息仍然描述：

源 IP：IP_A
目标 IP：IP_B

所以第二跳：

MAC：
MAC_R2 → MAC_B

IP：
IP_A → IP_B

把两段放在一起：

第一跳：

MAC：MAC_A  → MAC_R1
IP ：IP_A   → IP_B


第二跳：

MAC：MAC_R2 → MAC_B
IP ：IP_A   → IP_B

这里先假设设备已经知道当前下一跳对应的 MAC 地址，具体这个地址怎样得到，后面学习相关协议时再展开。

这张关系图是理解跨网络通信非常关键的一步：

链路发生变化以后，链路层地址也会跟着变化；而 IP 层始终围绕整个网络层通信的源和最终目标进行转发。

6.5 路由器到底做了什么

路由器并不是：

收到一个以太网帧
      ↓
原封不动扔到另一个网络

而是：

收到当前链路的数据帧
          ↓
处理当前链路层信息
          ↓
得到内部 IP 数据报
          ↓
查看目标 IP
          ↓
查询路由信息
          ↓
确定下一跳和出口
          ↓
按照下一条链路重新封装
          ↓
继续发送

所以路由器虽然主要依靠：

IP + 路由表

决定数据往哪里走，但要把数据真正发送到下一跳时，仍然需要使用当前出口的数据链路层。

这也解释了为什么路由器虽然主要工作在网络层，却仍然需要处理 MAC 地址和数据帧。

6.6 IP 为什么能连接不同类型的网络

路由器两边的数据链路技术并不一定完全相同。

例如：

主机 A
   ↓
以太网
   ↓
路由器
   ↓
另一种链路技术
   ↓
主机 B

路由器收到第一种链路的数据以后：

第一种链路帧
      ↓
取出 IP 数据
      ↓
根据目标 IP 转发
      ↓
按照下一条链路重新封装
      ↓
第二种链路帧

也就是说：

链路技术 A
    ↓
    IP
    ↓
链路技术 B

下面的数据链路技术可以变化，但网络层仍然可以使用 IP。

所以：

IP 位于不同底层网络之上，为跨网络通信提供了一套统一的网络层通信方式。

这也是大量不同类型的网络能够互相连接，最终形成 Internet 的重要基础。

---

7. 总结

回过头来看，这一篇其实一直在回答一个问题：

一份数据到底是怎样从一台主机上的应用程序，到达另一台主机上的应用程序的？

首先，不同计算机想要互相通信，就必须遵守共同的：

网络协议

但网络通信需要解决的问题太多，因此又把这些问题进行：

协议分层

OSI 七层参考模型帮助我们建立了完整的分层思想，而后续学习时通常使用：

应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

这样的五层模型来理解网络通信。

在 Linux 中，可以大致理解为：

用户程序
   ↓
应用层
   ↓
socket
   ↓
TCP / UDP
   ↓
IP
   ↓
数据链路相关处理
   ↓
网卡

其中应用层主要由用户程序实现，而 TCP、UDP、IP 等协议的核心功能通常已经由操作系统内核实现。

当应用程序需要发送数据时，数据会从上向下经过协议栈：

应用数据
   ↓
TCP 封装
   ↓
IP 封装
   ↓
数据链路层封装
   ↓
发送到网络

接收端则执行相反的过程：

收到数据
   ↓
数据链路层处理
   ↓
IP 处理
   ↓
TCP / UDP 处理
   ↓
分用
   ↓
交给应用程序

如果通信双方位于同一个局域网中：

主机 A
   ↓
交换机
   ↓
主机 B

交换机主要根据 MAC 地址完成当前局域网中的数据帧转发。

如果双方不在同一个网络中：

主机 A
   ↓
网络 1
   ↓
路由器
   ↓
网络 2
   ↓
主机 B

就需要路由器根据目标 IP 地址和路由信息不断选择下一跳，把数据逐步向目标网络转发。

因此，IP 地址和 MAC 地址虽然都会出现在一次网络通信中，但它们解决的是不同层次的问题：

IP 地址
   ↓
网络层
   ↓
解决最终去哪里、跨网络怎样转发


MAC 地址
   ↓
数据链路层
   ↓
解决当前这一跳的数据帧交给谁

跨网络通信时，可以重点记住下面这张关系：

第一跳：

MAC：主机 A → 路由器
IP ：主机 A → 主机 B


第二跳：

MAC：路由器 → 主机 B
IP ：主机 A → 主机 B

也就是说：

IP 关注的是整个网络层通信的源和最终目标，而 MAC 关注的是当前这一段链路上的发送方和接收方。

路由器收到数据以后，也不是简单地把原来的数据帧直接扔进下一个网络，而是：

收到当前链路的数据帧
        ↓
处理当前链路层信息
        ↓
得到 IP 数据报
        ↓
根据目标 IP 查询路由
        ↓
确定下一跳
        ↓
为下一条链路重新封装
        ↓
继续发送

最终，无论底层经过多少种不同的链路技术，IP 都可以在它们之上提供统一的网络层通信能力。

把整篇文章压缩成一条主线，就是：

协议
 ↓
协议分层
 ↓
OSI / TCP-IP
 ↓
操作系统网络协议栈
 ↓
数据封装与分用
 ↓
局域网中的 MAC + 交换机
 ↓
跨网络中的 IP + 路由器
 ↓
数据最终到达目标应用程序

后面继续学习 TCP、UDP、IP、ARP、路由以及 socket 编程时，基本都可以放回这条主线中理解。