Wenn ein Host ein Paket erhält, tritt eine komplexe Reihe von Ereignissen auf, die sowohl von Hardware als auch von Software orchestriert werden. Hier ist eine Aufschlüsselung des Prozesses, von der physischen Schicht zur Anwendungsschicht:

1. Physischer Schichtempfang:

* Signalempfang: Die Netzwerkschnittstellenkarte (NIC) empfängt das eingehende Signal (elektrisch, optisch oder funkwelle), das das Paket trägt.

* Signalumwandlung: Die NIC wandelt das Signal in ein digitales Format um, das der Computer verstehen kann (Bits und Bytes).

* Fehlererkennung der physischen Schicht: Die NIC führt häufig eine grundlegende Fehlererkennung durch und prüft nach Dingen wie Signalintegrität und Rahmenfehlern in der physischen Schicht. Wenn Fehler festgestellt werden, kann das Paket sofort fallen gelassen werden.

2. Datenverbindungsschichtverarbeitung (typischerweise Ethernet):

* Rahmenabbau: Die NIC identifiziert den Start- und Ende des Datenrahmens mit Rahmengrenzwertern (z. B. Präambel und Startrahmen -Degrenzer in Ethernet).

* Frame Check -Sequenz (FCS) Überprüfung: Die NIC berechnet die FCS (auch als CRC -zyklische Redundanzprüfung bezeichnet) für den empfangenen Rahmen und vergleicht sie mit den im Rahmen enthaltenen FCS. Dies ist eine robustere Fehlerprüfung als in der physischen Schicht. Wenn der FCS nicht übereinstimmt, wird der Rahmen verworfen.

* Ziel -MAC -Adresse überprüfen: Die NIC extrahiert die Ziel -MAC -Adresse aus dem Frame -Header und vergleicht sie mit der MAC -Adresse des NIC oder der Broadcast MAC -Adresse.

* Übereinstimmung: Wenn die MAC -Adressen übereinstimmen (oder es ist eine Sendung), wird der Frame akzeptiert und an die nächste Ebene (Netzwerkschicht) übergeben.

* Fehlanpassung: Wenn die MAC -Adressen nicht übereinstimmen, wird der Rahmen normalerweise verworfen. Im promiscuous -Modus (für die Netzwerküberwachung verwendet) kann die NIC konfiguriert werden, um alle Frames unabhängig von der Ziel -MAC -Adresse zu erfassen.

* Quell -MAC -Adresse Learning (für Switches): Wenn es sich bei dem Empfangsgerät um einen Netzwerkschalter handelt, wird die Zuordnung der Quell -MAC -Adresse in den Port, auf dem der Frame empfangen wurde, ermittelt. Dies hilft dem Schalter zukünftigen Frames effizienter.

3. Verarbeitung von Netzwerkschicht (typischerweise IP):

* Paketextraktion: Die NIC gibt die Nutzlast des Frame (das IP -Paket) an den Netzwerkstapel des Betriebssystems.

* IP -Header -Validierung: Der Netzwerkstapel überprüft den IP -Header auf Gültigkeit:

* Version: Überprüft die IP -Version (IPv4 oder IPv6).

* Headerprüfsumme: Validiert die Überprüfung der IP -Header, um sicherzustellen, dass der Header nicht beschädigt wurde. Wenn die Prüfsumme ungültig ist, wird das Paket verworfen.

* Zeit zum Leben (TTL) / Hopfenlimit: Decrements das Feld TTL (IPv4) oder HOP Limit (IPv6). Wenn das TTL/HOP -Grenze 0 erreicht, wird das Paket verworfen, um Routing -Schleifen zu verhindern, und eine Meldung "Zeit überschritten" könnte an die Quelle zurückgeschickt werden.

* Ziel -IP -Adresse überprüfen: Der Netzwerkstack vergleicht die Ziel -IP -Adresse im IP -Header mit der IP -Adresse des Hosts.

* Übereinstimmung: Wenn die IP -Adressen übereinstimmen, ist das Paket für diesen Host bestimmt und wird weiter verarbeitet.

* Fehlanpassung: Wenn die IP -Adressen nicht übereinstimmen:

* kein Router: Wenn der Host nicht als Router konfiguriert ist, wird das Paket verworfen.

* Router: Wenn der Host als Router konfiguriert ist, werden seine Routing -Tabelle konsultiert, um den nächsten Hop für das Paket zu bestimmen und das Paket entsprechend weiterzuleiten (nachdem das TTL/HOP -Limit abgeschlossen und die Checksumme der Header aktualisiert wird).

* Fragmentierung/Zusammenbau (falls erforderlich): Wenn das Paket an der Quelle (oder einem Zwischenrouter) fragmentiert wurde, da es für den Netzwerkpfad (MTU -Probleme) zu groß war, muss der empfangende Host möglicherweise die Fragmente in das ursprüngliche IP -Paket wieder zusammenstellen.

* Protokollidentifikation: Der Netzwerkstapel verwendet das Feld "Protokoll" im IP -Header (z. B. 6 für TCP, 17 für UDP, 1 für ICMP), um zu bestimmen, welches Transportschichtprotokoll das Paket verwendet.

4. Transportschichtverarbeitung (TCP oder UDP):

* Identifizierung der Portnummer: Die Transportschicht extrahiert die Zielportnummer aus dem TCP- oder UDP -Header. Die Portnummer identifiziert die spezifische Anwendung oder den auf dem Host ausgeführten Dienst, der die Daten empfangen sollte.

* Transportschicht -Header -Validierung: Die Transportschicht überprüft die Integrität des Headers.

* Prüfsumme: TCP- und UDP -Header enthalten eine Prüfsumme, um sicherzustellen, dass die Daten während der Übertragung nicht beschädigt wurden. Wenn die Prüfsumme ungültig ist, wird das Paket normalerweise verworfen.

* Verbindungsverwaltung (nur TCP): Wenn es sich bei dem Paket um ein TCP-Paket handelt, verarbeitet die Transportschicht mit den verbindungsorientierten Merkmalen:

* Sequenznummer Überprüfung: TCP verwendet Sequenznummern, um sicherzustellen, dass Pakete in der richtigen Reihenfolge empfangen werden, und um fehlende Pakete zu erkennen. Der Empfänger überprüft die Sequenznummer, um den Datenstrom korrekt wieder zusammenzustellen.

* Bestätigung (ACK) Senden: Der Empfänger sendet Bestätigungen (ACKs) zurück an den Absender, um zu bestätigen, dass Pakete erfolgreich empfangen wurden.

* Flussregelung: TCP implementiert Flusskontrollmechanismen, um zu verhindern, dass der Absender den Empfänger mit Daten überwältigt.

* Datenzustellung: Die Transportschicht liefert die Daten (die Nutzlast des TCP- oder UDP -Pakets) an die entsprechende Anwendung oder Dienstleistung, die von der Portnummer identifiziert wurde.

5. Verarbeitung von Anwendungsschicht:

* Dateninterpretation: Die Anwendung empfängt die Daten aus der Transportschicht. Anschließend interpretiert die Daten nach ihrem spezifischen Protokoll (z. B. HTTP, SMTP, DNS).

* Aktion basierend auf Daten: Die Anwendung ergreift geeignete Maßnahmen basierend auf den empfangenen Daten. Dies könnte beinhalten:

* Anzeige einer Webseite in einem Browser (HTTP).

* Lieferung einer E -Mail (SMTP).

* Auflösen eines Domainnamens (DNS).

* Einen Video -Stream abspielen.

Zusammenfassungstabelle:

| Schicht | Schlüsselaktionen |

| ---------------- | ----------------------------------------------------------------- |

| Physisch | Signalempfang, Umwandlung, Grundfehlererkennung |

| Datenverbindung | Frame -Demarcation, FCS -Überprüfung, MAC -Adressfilterung |

| Netzwerk | IP -Header -Validierung, IP -Adressanpassung, Routing, Fragmentierung/Zusammenbau |

| Transport | Identifizierung der Portnummer, Header -Validierung, Verbindungsverwaltung (TCP) |

| Anwendung | Dateninterpretation, anwendungsspezifische Verarbeitung |

Wichtige Überlegungen:

* Fehlerbehandlung: Die Fehlererkennung und -handhabung sind in jeder Schicht von entscheidender Bedeutung. Pakete, die als korrupt angesehen werden, werden typischerweise verworfen.

* Multithreading/Multiprocessing: Moderne Betriebssysteme verwenden Multithreading und Multiprocessing, um den Netzwerkverkehr effizient zu bewältigen. Der Netzwerkstapel kann mehrere Pakete gleichzeitig verarbeiten.

* Leistungsoptimierung: Betriebssysteme verwenden verschiedene Techniken, um die Netzwerkleistung zu optimieren, z. B. das Puffermanagement, das Zwischenspeichern und die Unterbrechung der Minderung.

* Netzwerksicherheit: Firewalls und Intrusion Detection Systems (IDS) können Pakete in verschiedenen Schichten inspizieren, um böswilligen Verkehr zu identifizieren und zu blockieren.

* Hardware Beschleunigung: Einige NICs bieten eine Hardwarebeschleunigung für bestimmte Netzwerkaufgaben an, z. B. die Berechnung der TCP -Prüfsummen, die die Leistung verbessern können.

Diese detaillierte Aufschlüsselung zeigt den komplexen Prozess, der mit dem Empfangen und Verarbeiten eines Pakets verbunden ist. Jede Schicht führt spezifische Funktionen aus, um eine zuverlässige und effiziente Datenübertragung sicherzustellen.