在现代计算机网络中，数据并不是以一条连续的长流传输的，而是分层进行的。每一层都会根据通信需要添加或移除特定的信息。两种经常让人混淆的概念是 帧（frame） 和 数据包（packet）。它们都表示数据传输的单位，但位于网络模型的不同层，并承担着不同的职责。本文将解释二者的关系，并结合数据中心的安全与监控机制进行说明。
什么是 Frame（帧）
帧，也被称为以太网帧（Ethernet Frame），是局域网中可传输的最小数据单位。它位于 OSI 模型的 数据链路层（第 2 层）。帧是真正在物理介质中传输的数据单元，无论是电缆、光纤还是 Wi-Fi 信号。
每个帧都包含关键信息：源 MAC 地址、目的 MAC 地址、上层协议类型、数据载荷，以及用于检测传输错误的帧校验序列（FCS）。其中，MAC 地址（介质访问控制地址）用于标识同一局域网中的具体设备。
可以将帧想象成仓库里传递货物的纸箱。纸箱上写着谁寄出的、要送给谁，但这些信息只在同一个仓库内部有意义。一旦纸箱被送出，进入另一个物流系统，就需要重新贴上新标签。
什么是 Packet（数据包）
数据包属于 网络层（第 3 层）。它包含逻辑地址信息，例如 IPv4 或 IPv6 地址，用来确定数据应当被送往哪个目的地。可以把数据包想象成一个标好城市与收件人地址的包裹。
在局域网中，数据包是被封装在帧中的，但路由器在转发时只查看数据包的 IP 头部，以决定下一步的转发方向。当数据包到达新的网络段时，路由器会移除旧的帧，读取 IP 头信息，然后重新封装成新的帧，使用新的 MAC 地址。这个过程在每一跳都发生。数据包的 IP 地址在端到端传输中保持不变，而帧的 MAC 地址在每个局部网络中都会更新。
Frame 与 Packet 的关系
简单来说，数据包是货物，帧是容器。帧保证数据能在物理链路上传输，而数据包保证数据能跨越整个互联网。可以理解为：帧只在本地网络中有意义，而数据包在全局互联网中有意义。
完整的数据流可以这样描述：
- 应用层生成数据（例如 HTTP 请求）。
- 传输层添加 TCP 头部以保证可靠传输。
- 网络层添加 IPv6 头部，形成数据包。
- 数据链路层添加以太网头与尾，形成帧。
- 物理层将帧转换为电信号、光信号或无线电波进行传输。
当接收端收到信号时，会执行相反的过程——拆解帧，取出数据包，再逐层上交直到还原为原始的应用层数据。
数据中心中的 Frame 与 Packet
在数据中心内部，多个租户和服务共享同一套物理基础设施。像 Geneve 或 VXLAN 这样的虚拟化封装技术，可以通过在数据包外再添加一层封装头，实现不同虚拟网络之间的隔离。一个物理服务器上可能运行着多个虚拟机或容器，每个都看起来像在独立的网络中。
在这种虚拟化环境中，帧与包的区别更加明显。一个原始的 IPv6 数据包可能被加上 Geneve 头，然后作为新的以太网帧的一部分进行传输。Geneve 头中包含元数据，如租户 ID 或虚拟网络标识，使数据中心能够管理流量、实施安全策略，而无需解密实际内容。
当数据包离开数据中心、进入公共互联网时，Geneve 头会被移除。剩下的 IPv6 数据包仍然通过 TLS 1.3 加密，安全地传输到客户端系统。这种方式既确保了用户隐私，又让数据中心在内部保持流量的可见性与控制能力。
TLS、TCP、UDP、IPv6 与 Ethernet 的作用
每一层的协议在整个栈中都有不同的功能：
- TLS 1.3：加密应用层数据，确保机密性与完整性。
- TCP：提供可靠、有序的数据传输。
- UDP：传输速度快但不保证可靠，常用于像 Geneve 这样的封装协议。
- IPv6：提供端到端寻址与路由功能。
- Ethernet：定义数据在局域网中的封装与传输方式。
这些协议像邮政系统一样协同工作：
HTTP 是信件的内容，TLS 是信封上的锁，TCP 确保信件按顺序送达，IPv6 决定寄往哪个城市与地址，而 Ethernet 则是负责将信件从家门口送到邮局的快递员。
为什么数据中心要监管流量
数据中心之所以要监控流量，是出于安全与运维的需要。即使使用了 TLS 1.3 进行加密，管理员仍需检测异常流量、控制网络拥塞、识别恶意行为。通过使用 Geneve 封装内部通信，数据中心能够识别每个数据包所属的租户及其目标路径，而无需查看加密内容。
当数据包到达数据中心的边界（即“管理域边缘”）时，Geneve 封装会被移除，确保外部通信遵循标准协议并符合隐私保护要求。
这种在可见性与隐私保护之间的平衡，使得云服务提供商能够在多租户环境下同时维持高性能与高安全性。
总结
帧与数据包是同一通信过程的不同层面。帧是局域网中的物理载体，而数据包是跨网络传输的逻辑单位。在现代数据中心中，像 Geneve 这样的封装层进一步提供了虚拟化网络的隔离与流量管理；与此同时，TLS 1.3 等加密协议则保障了用户隐私。
理解这些层之间的交互方式，是设计安全网络架构的基础。帧负责传输，包负责导航，上层协议负责保护。