发送方一层层加头，接收方一层层去头：每一层只关心自己那个头。 代价是「每层都要交一份税」：100 字节的数据上线要 158 字节。
6.1.1 讲了「传输层为什么存在」，这一节讲「它具体怎么加头去头」。 第四章讲过 IP 首部，这一节把它放回整条流水线上看。
一、发送方一层层加头
封装就是「套信封」： 应用把数据交给传输层，传输层在前面加一个头，交给网络层；网络层再加一个头，交给链路层。 每一层只看自己那个头，不看里面装的是什么。
| 层 | 加什么 | 长度 |
|---|---|---|
| 应用层 | 数据本身 | 看业务 |
| 传输层 | TCP 头或 UDP 头 | 20 或 8 |
| 网络层 | IP 头 | 20（v4） |
| 链路层 | 以太网头加帧尾 | 14 加 4 |
这个表最该记住的是「每层只管自己那一截」：传输层不知道下面是铜线还是光纤， 网络层不知道上面跑的是网页还是语音。 这种「互不知情」正是分层的价值——换一种链路，上面三层一行代码都不用改。
二、接收方一层层去头
接收方是反着来：链路层剥掉帧头，看类型字段决定交给谁； 网络层剥掉 IP 头，看协议号决定交给 TCP 还是 UDP； 传输层剥掉 TCP 头，看端口号决定交给哪个程序。 这三个「看什么决定交给谁」是关键：以太网看「类型」（0x0800 是 IPv4）、 IP 看「协议号」（6 是 TCP、17 是 UDP）、TCP 看「端口号」。 每一层都有一个「分用键」，这就是 6.1.1 说的分用的具体实现。 注意「去头」不是「删掉」：是「把指针往后挪」，数据本身一直没动。 所以「零拷贝」这种技术在底层能做——因为「加头」加的是新的一块内存，「去头」只是改偏移。
三、为什么要加这么多头
因为每一层的信息别人替不了： 传输层的端口只有端点知道，网络层的地址只有路由器关心，链路层的 MAC 只在一段链路上有效。 把它们合并成一个头是不行的——因为「谁需要什么」在不同层是不一样的。 这也是「为什么不能只要一层」的答案： 如果有人设计一个「一个头搞定所有」的协议，那这个头里就必须同时有端口、IP、MAC， 而这三样的有效期完全不同（MAC 换一段链路就变），放一起就会「一变全变」，没法增量处理。
四、算一下真实的开销
100 字节的应用数据，上线是 158 字节：TCP 20 加 IP 20 加以太网 14 加帧尾 4。 效率只有 63%。 而且这还没算完：以太网还有 8 字节前导码和 12 字节帧间隔， 那些不算在「帧长」里，但确实占线路时间。 所以「100 字节数据」在线路上占的，比 158 还多。 这个开销比例决定了很多工程选择： 为什么「小包业务要合并」、为什么「隧道每层都要扣 MTU」、为什么「语音包要短但也不能太短」—— 全是同一个算术。
五、动手 Demo：100 字节数据要走 158 字节的线路
把 TCP 和 UDP 两条路都算一遍，看有效载荷占多少。 这个比例就是「封装税」。
for name, th in (('TCP', 20), ('UDP', 8)):
total = 100 + th + 20 + 14 + 4
print(name, total, '%.1f%%' % (100.0 * 100 / total))
实跑输出：
--------------------------------------------------------------------
100 字节数据要走 158 字节的线路
--------------------------------------------------------------------
**每下一层都要加一个头**：**应用数据之外，传输层加、网络层加、链路层也加。**
**所以「有效载荷」永远小于「线路上的字节」。**
传输层 TCP/UDP 头 IP 头 以太网头 合计 效率
----------------------------------------------------------------
TCP 20 20 14 158 63.3%
UDP 8 20 14 146 68.5%
**最后一列是「有效载荷占比」**：**TCP 只有 63% 左右，三分之一都花在头上了。**
**所以「传小文件慢」不只是因为文件小，还因为「每个包都要付一份头」。**
**这也是 6.4.10 要讲的「Nagle 算法」想缓解的问题。**
**表格里已经算到帧尾的 4 字节 FCS，但线路上的开销还没完**：
**以太网还有 8 字节前导码和 12 字节帧间隔**，**那些不算在「帧长」里，但确实占线路时间。**
**所以「100 字节数据」在线路上真正占的，比 158 还要多一些。**
TCP 的 158 和 UDP 的 146 差 12 字节：正好是两种头部的长度差。 所以「UDP 更省」这个说法在小包上是真的，在大包上就无所谓了（6.4.10 会算）。 注意「帧尾 4 字节」也算进去了：那是 FCS，用来检测线路错误， 它不是「头」但是「必须付的成本」。 所以「开销」要看「整帧」而不是「只看头」。 最后一个提醒：这个 63% 是「以太网加 IPv4」的结果： 换成 IPv6 还要再多 20 字节（头从 20 变 40），效率降到 56% 左右。 所以「v6 头更大」不是抽象的缺点，是实打实的每包成本。
30 秒实验
- 算一下：1000 字节数据走 TCP 加以太网，效率是多少？
- 想一下：为什么各层的头不能合并成一个？
- 想一下：「去头」为什么可以做到不改数据？
常见误区
- 以为「头是浪费」。 每层的头解决不同层的问题，合并反而没法增量处理。
- 以为「去头是把头删掉」。 只是把偏移往后挪，所以能做到零拷贝。
- 以为「开销只算头部」。 帧尾的 FCS、前导码、帧间隔都要算，它们同样占线路时间。
自测三问（点开对答案）
1. 接收方靠什么决定「交给上一层哪个协议」？ —— **以太网看类型字段、IP 看协议号、TCP 看端口号**，每层都有一个分用键。 2. 100 字节数据走 TCP 加以太网，一共多少字节？ —— **158 字节**：20 加 20 加 14 加 4，效率约 63%。 3. 为什么各层的头不能合并？ —— **因为它们的「有效期」不同**：MAC 换一段链路就变，IP 跨网才变，合成一个就会「一变全变」。下一节把两个主角请出来：TCP 和 UDP。
- ☐ （本节完，下一节 6.1.3 两种传输层协议TCP和UDP）