TCP/IP 模型是一個四層網絡架構，每一層在數據傳輸時都會對數據進行封裝，添加相應的頭部（和尾部）信息。以下是各層的封裝格式及關鍵字段說明：

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1. 應用層（Application Layer）

• 封裝格式：取決于具體應用協議（如 HTTP、FTP、DNS、SMTP 等）。

• 示例：

  • HTTP 請求：

    GET /index.html HTTP/1.1
    Host: www.example.com
    User-Agent: Mozilla/5.0
    

  • DNS 查詢：
    包含查詢域名、記錄類型（A、AAAA、MX 等）和事務 ID。

• 作用：定義數據內容和應用交互規則。

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2. 傳輸層（Transport Layer）

• 協議：TCP 或 UDP。
• 封裝格式：
  • TCP 段（Segment）：

    | 源端口 (16 bits) | 目的端口 (16 bits) |
    | 序列號 (32 bits)                 |
    | 確認號 (32 bits)                 |
    | 頭部長度 | 保留 | 控制標志 (SYN/ACK/FIN等) | 窗口大小 (16 bits) |
    | 校驗和 (16 bits) | 緊急指針 (16 bits)     |
    | 選項 (可選)                       |
    | 數據 (應用層數據)                 |
    

  • UDP 數據報（Datagram）：

    | 源端口 (16 bits) | 目的端口 (16 bits) |
    | 長度 (16 bits)   | 校驗和 (16 bits)    |
    | 數據 (應用層數據)                 |
    

• 關鍵字段：
  • 端口號：標識應用進程（如 80 用于 HTTP）。
  • TCP 特有：序列號、確認號、控制標志（可靠傳輸）。
  • UDP 更簡單，無連接和可靠性保證。

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3. 網絡層（Internet Layer）

• 協議：IP（IPv4 或 IPv6）。
• 封裝格式（IPv4 數據包）：

  | 版本 (4 bits) | 頭部長度 (4 bits) | 服務類型 (8 bits) | 總長度 (16 bits)      |
  | 標識 (16 bits)                | 標志 (3 bits) | 片偏移 (13 bits)    |
  | 生存時間 TTL (8 bits) | 協議 (8 bits, e.g., TCP=6, UDP=17) | 頭部校驗和 (16 bits) |
  | 源 IP 地址 (32 bits)                                           |
  | 目的 IP 地址 (32 bits)                                         |
  | 選項 (可選)                                                    |
  | 數據 (傳輸層段)                                                |
  

• 關鍵字段：
  • 源/目的 IP 地址：標識主機。
  • 協議字段：指示上層協議（TCP/UDP）。
  • TTL：防止數據包無限循環。

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4. 網絡接口層（Link Layer）

• 協議：以太網（Ethernet）、Wi-Fi（802.11）、PPP 等。
• 封裝格式（以太網幀）：

  | 前導碼 (7 bytes) | 幀開始符 (1 byte) |
  | 目的 MAC 地址 (6 bytes) | 源 MAC 地址 (6 bytes) |
  | 類型 (2 bytes, e.g., IPv4=0x0800, ARP=0x0806)                  |
  | 數據 (IP 數據包)                                               |
  | 幀校驗序列 FCS (4 bytes, CRC校驗)                              |
  

• 關鍵字段：
  • MAC 地址：標識本地網絡中的設備。
  • 類型字段：指示上層協議（如 IPv4 或 ARP）。
  • FCS：錯誤檢測。

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完整封裝流程示例（HTTP over TCP/IP）

1. 應用層：HTTP 請求 → 添加 HTTP 頭部。
2. 傳輸層：將 HTTP 數據封裝為 TCP 段 → 添加源/目的端口、序列號等。
3. 網絡層：將 TCP 段封裝為 IP 數據包 → 添加源/目的 IP 地址。
4. 鏈路層：將 IP 數據包封裝為以太網幀 → 添加源/目的 MAC 地址和 FCS。

最終數據通過物理介質（如網線）傳輸，接收方逐層解封裝。

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關鍵點總結

• 分層封裝：每層添加自己的頭部，形成“洋蔥式”結構。
• 協議標識：
  • 鏈路層通過類型字段標識網絡層協議（如 IPv4）。
  • 網絡層通過協議字段標識傳輸層協議（如 TCP）。
  • 傳輸層通過端口號標識應用層協議（如 HTTP 的 80 端口）。
• MTU 限制：鏈路層幀大小有限（如以太網默認 1500 字節），超長的 IP 數據包會被分片。