黄江网站设计,免费文档模板网站,宁夏网站设计公司,代理网络工具文章目录 键入网址到网页显示#xff0c;期间发生了什么#xff1f;1. HTTP2. 真实地址查询 —— DNS3. 指南好帮手 —— 协议栈4. 可靠传输 —— TCP5. 远程定位 —— IP6. 两点传输 —— MAC7. 出口 —— 网卡8. 送别者 —— 交换机9. 出境大门 —— 路由器10. 互相扒皮 —… 文章目录 键入网址到网页显示期间发生了什么1. HTTP2. 真实地址查询 —— DNS3. 指南好帮手 —— 协议栈4. 可靠传输 —— TCP5. 远程定位 —— IP6. 两点传输 —— MAC7. 出口 —— 网卡8. 送别者 —— 交换机9. 出境大门 —— 路由器10. 互相扒皮 —— 服务器与客户端 键入网址到网页显示期间发生了什么 总结 浏览器解析URL地址根据解析得到的Web服务器和请求文件路径创建HTTP请求消息 委托操作系统将该消息发送给Web服务器故需要Web服务器的IP地址 根据Web服务器的域名通过DNS查询Web服务器的IP地址查询到IP地址后浏览器调用socket库委托协议栈 TCP报文三报文握手与服务器建立连接 IP报文 MAC报文 网卡将数字信号转换为电信号在网线上传输交换机 (离开子网)路由器...... 路由器 交换机 服务器 服务器进行扒皮 将请求的网页封装在HTTP响应报文加TCP、IP、MAC头部网卡 交换机 路由器....路由器 交换机 客户端 客户端扒皮 给浏览器渲染页面 客户端四报文挥手 连接断开1. HTTP 浏览器第一步工作是解析URL 当蓝色部分URL元素省略请求的是根目录下事先设置的默认文件 第二步生产HTTP请求信息 根据web服务器和文件名生成HTTP请求 2. 真实地址查询 —— DNS 通过浏览器解析URL并生成请求消息后委托操作系统将消息发送给Web服务器 发送前查询服务器域名对应的IP地址委托OS发送消息必须提供IP地址 DNS服务器 保存Web服务器域名与IP的对应关系 域名的层级关系 由.分割www.server.com 越靠右层级越高其实com后还有一个.代表根域名 类似于树状结构 根域的DNS服务器信息保存在互联网的所有DNS服务器中。 因此客户端只要找到任意一台DNS服务器就可以通过它找到根域DNS服务器再一路找到位于下层的某台目标DNS服务器 域名解析的工作流程 在①中若本地DNS服务器在缓存里找到www.server.com则直接返回其IP地址否则② 指路不带路 每次解析域名都要经过那么多的步骤 浏览器会先看自身有没有对这个域名的缓存如果有就直接返回如果没有就去问操作系统操作系统也会去看自己的缓存如果有就直接返回如果没有再去 hosts 文件看也没有才会去问「本地 DNS 服务器」。 3. 指南好帮手 —— 协议栈 通过DNS获取到IP后就可以把HTTP的传输工作交给操作系统的协议栈 上面的部分向下面的部分委托工作 应用程序浏览器通过调用socket库来委托协议栈工作。 协议栈 上部分负责收发数据的TCP协议和UDP协议接收应用层的委托执行收发数据的操作下部分IP协议控制网络包收发操作将网络包发送给对方 IP中还包括 ICMP 协议 和 ARP协议 ICMP告知网络包传送过程中产生的错误以及各种控制信息ARP根据IP地址查询相应的以太网MAC地址 IP下面的网卡驱动程序负责控制网卡硬件而最下面的网卡则负责完成实际的收发操作 数据包看了这份指南表示“原来我需要那么多大佬的协助啊那我先去找找 TCP 大佬” 4. 可靠传输 —— TCP HTTP基于TCP协议传输 TCP报文头部格式 源端口号、目的端口号必不可少如果没有数据不知道发送给哪个应用 序号解决包乱序的问题 确认号目的是确认发出去对方是否收到如果没有收到就应该重新发送直到送达。解决丢包的问题 状态位 SYN发起一个连接ACK回复RST重新连接FIN结束连接 TCP是面向连接的因此双方要维护连接状态这些带状态位的包的发送会引起双方状态变更 窗口大小 流量控制拥塞控制控制发送的速度 TCP三次握手连接 客户端、服务端都处于CLOSE状态先是服务端主动监听某个端口处于LISTEN状态。 [ 收听状态 ]客户端向服务端发起连接 SYN1seqx之后处于SYN-SENT状态 [ 同步已发送状态 ]SYN报文段不携带数据但消耗一个序号服务端收到SYN后发送SYN1ACK1(ACK客户端的SYN)ackx1,seqy之后服务端处于SYN-RCVD状态 [ 同步收到状态 ]客户端收到服务端的SYN和ACK后发送对SYN的确认ACK 1seqx1acky1之后客户端处于ESTABLISHED状态 [ 连接已建立 ]一发一收服务端收到ACK的ACK后处于ESTABLISHED状态一发一收 服务器端的资源在完成第二次握手时分配客户端的资源在完成第三次握手 时分配 查看TCP的连接状态 Linux netstat -naptTCP分割数据 HTTP请求消息较长超过MSS长度需要把HTTP的数据拆解成一块块的数据发送 MTU网络包的最大长度以太网中一般为1500字节 MSS除去IP和TCP头部后一个网络包所能容纳的TCP数据的最大长度 数据会被以MSS的长度为单位进行拆分拆分出来的每一块数据都会被放进单独的网络包。在每个被拆分的数据加上TCP头信息交给IP模块来发送数据 TCP报文生成 TCP协议里面有两个端口一个是浏览器监听的端口随机生成一个是Web服务器监听的端口HTTP默认端口号80HTTPS默认端口号443 双方建立连接后TCP报文中数据部分存放HTTP头部数据TCP报文需交给网络层处理 TCP报文 TCP头部HTTP报文 5. 远程定位 —— IP TCP模块在执行连接、收发、断开等各阶段操作时都需要委托IP模块将数据封装成网络包发送给通信对象 IP报文头部格式 源地址IP客户端输出的IP地址目标地址IP通过DNS域名解析得到的Web服务器IP协议号HTTP是经过TCP传输IP包头的协议号填写06十六进制表示协议为TCP 假设客户端有多个网卡就会有多个IP地址IP头部的源地址选择哪个IP 在多块网卡中判断应该选择哪块网卡发送包 根据路由表 规则判断哪一个网卡作为源地址IP Linux中使用 route -n 查看当前系统的路由表假设Web服务器的目标地址是 192.168.10.200将该目标地址与每条条目的子网掩码进行与运算一致则匹配成功 注第三条条目的目标地址和子网掩码都是0.0.0.0表示默认网关 如果其他所有条目都无法匹配就会自动匹配这一行。并且后续就把包发给路由器Gateway 即是路由器的 IP 地址。 IP报文 IP头部TCP头部HTTP报文 6. 两点传输 —— MAC 网络包还需要在IP头部前面加上MAC头部 MAC包头格式 MAC头部是以太网使用的头部包含了接收方和发送方的MAC地址等信息 MAC包头发送方MAC地址、接收方目标MAC地址、协议类型 在TCP/IP通信里MAC包头的协议类型只使用 0800IP协议0806ARP协议 确认发送方和接收方的MAC地址 发送方网卡生产时写入到ROM只要将该值读取即可接收方只要告诉以太网对方的MAC地址以太网就会帮我们把包发送过去 搞清楚应该把包发给谁这个只要查一下路由表就知道了。在路由表中找到相匹配的条目然后把包发给 Gateway 列中的 IP 地址就可以了。 已知接收方的IP地址获取MAC地址 ARP协议 广播形式 OS会把本次查询结果放到 ARP缓存 的内存空间留着以后用 发包时先查询ARP缓存如果其中已经保存了对方的MAC地址就不需要发送ARP查询若不存在则发送ARP广播查询 查看ARP缓存内容 Linux: arp -aMAC报文 MAC头部 IP头部 TCP头部 HTTP报文 7. 出口 —— 网卡 网络包只是存放在内存中的一串二进制数字信息没有办法直接发送给对方 将数字信息转换为电信号 才能在网线上传输这才是真正的数据发送过程 负责执行这一操作的是网卡要控制网卡需要靠网卡驱动程序 网卡驱动获取网络包后将其复制到网卡内的缓存区中接着会在其开头加上报头和起始帧分界符在末尾加上用于检测错误的帧检验序列 起始帧分界符表示包起始位置的标记FCS检查包传输过程是否有损坏 网卡将包转为电信号通过网线发送出去 8. 送别者 —— 交换机 交换机将网络包 原样 转发到目的地。工作在MAC层也称为二层网络设备 电信号到达网线接口交换机里的模块进行接收交换机里的模块将电信号转换为数字信号 通过包末尾的FCS校验错误若没问题则放到缓冲区。这部分操作基本和计算机的网卡相同但工作方式不同 计算机网卡 vs. 交换机计算机网卡本身具有MAC地址并通过核对收到的包的接收方MAC地址判断是不是发给自己如果不是则丢弃交换机端口不具有MAC地址不会核对接收方MAC地址直接接收所有包到缓冲区。将包存入缓冲区后查询这个包的接收方MAC地址是否已经在MAC地址表有记录交换机的MAC地址表 设备的MAC地址该设备连接在交换机的哪个端口 根据MAC地址找到对应端口将信号发送到相应端口 MAC地址表找不到指定MAC地址 原因 具有该地址的设备还没有向交换机发送过包这个设备一段时间没有工作导致地址被从地址表删除 解决 交换机将包发送到除了源端口之外的所有端口。相应的接收者才会接收包其他设备则忽略这个包。发送包后目标设备返回响应包交换机就可以将该MAC地址下入MAC地址表下次可以直接查询 如果接收方MAC地址是一个广播地址交换机会将包发送到除源端口之外的所有端口 MACFF:FF:FF:FF:FF:FF IP:255.255.255.255 数据包通过交换机转发抵达了路由器准备要离开土生土长的子网了。 9. 出境大门 —— 路由器 网络包经过交换机后到达路由器并在此被转发到下一个路由器或目标设备也是通过查表判断包转发的目标 路由器与交换机的区别 路由器基于IP设计俗称三层网络设备路由器的各个端口都有MAC地址和IP地址交换机基于以太网设计俗称二层网络设备交换机的端口不具有MAC地址 路由器基本原理 路由器端口具有MAC地址能成为以太网的发送方和接收方 路由器端口具有IP地址和计算机网卡一样 当转发包时首先路由器端口会接收发给自己的以太网包然后路由表查询转发目标再由相应的端口作为发送方将以太网包发送出去。 路由器的包接收 电信号到达网线接口部分路由器的模块将电信号转换为数字信号通过包末尾的FCS进行错误校验。 如果没问题则检查MAC头部的接收方MAC地址如果是发送给自己的包则放到接收缓冲区否则就丢弃这个包 查询路由表确定输出端口 完成包接收后路由器去掉包开头的MAC头部 MAC头部的作用就是将包送达路由器接收方MAC地址就是路由器端口的MAC地址包到达路由器后MAC头部的作用完成丢弃MAC头部 接下来路由器根据MAC头部后的IP头部进行包转发操作 查询路由表做转发操作同子网掩码与看是否与对应条目的目标地址相同若无匹配条目则转发给默认路由 路由器的发送 根据 路由表的网关列 判断对方的地址 网关是一个IP地址则这个IP地址就是要转发到的目标地址还未抵达终点仍需要路由器转发网关为空则IP头部的接收方IP地址就是要转发到的目标地址也就是终于找到IP包头的目标地址了说明已抵达终点 知道IP地址后根据ARP协议查询到接收方MAC地址路由器中也有ARP缓存 接下来是发送方 MAC 地址字段这里填写输出端口的 MAC 地址。还有一个以太类型字段填写 0800 十六进制表示 IP 协议。 网络包完成后接下来会将其转换成电信号并通过端口发送出去。这一步的工作过程和计算机也是相同的。 发送出去的网络包会通过交换机到达下一个路由器。由于接收方 MAC 地址就是下一个路由器的地址所以交换机会根据这一地址将包传输到下一个路由器。 接下来下一个路由器会将包转发给再下一个路由器经过层层转发之后网络包就到达了最终的目的地。 不知你发现了没有在网络包传输的过程中源 IP 和目标 IP 始终是不会变的一直变化的是 MAC 地址因为需要 MAC 地址在以太网内进行两个设备之间的包传输。 数据包通过多个路由器道友的帮助在网络世界途经了很多路程最终抵达了目的地的城门城门值守的路由器发现了这个小兄弟数据包原来是找城内的人于是它就将数据包送进了城内再经由城内的交换机帮助下最终转发到了目的地了。 10. 互相扒皮 —— 服务器与客户端 数据包抵达服务器后服务器会先扒开数据包的 MAC 头部查看是否和服务器自己的 MAC 地址符合符合就将包收起来。 接着继续扒开数据包的 IP 头发现 IP 地址符合根据 IP 头中协议项知道自己上层是 TCP 协议。 于是扒开 TCP 的头里面有序列号需要看一看这个序列包是不是我想要的如果是就放入缓存中然后返回一个 ACK如果不是就丢弃。TCP头部里面还有端口号 HTTP 的服务器正在监听这个端口号。 于是服务器自然就知道是 HTTP 进程想要这个包于是就将包发给 HTTP 进程。 服务器的 HTTP 进程看到原来这个请求是要访问一个页面于是就把这个网页封装在 HTTP 响应报文里。 HTTP 响应报文也需要穿上 TCP、IP、MAC 头部不过这次是源地址是服务器 IP 地址目的地址是客户端 IP 地址。 穿好头部衣服后从网卡出去交由交换机转发到出城的路由器路由器就把响应数据包发到了下一个路由器就这样跳啊跳。 最后跳到了客户端的城门把守的路由器路由器扒开 IP 头部发现是要找城内的人于是又把包发给了城内的交换机再由交换机转发到客户端。 客户端收到了服务器的响应数据包后同样也非常的高兴客户能拆快递了 于是客户端开始扒皮把收到的数据包的皮扒剩 HTTP 响应报文后交给浏览器去渲染页面一份特别的数据包快递就这样显示出来了 最后客户端要离开了向服务器发起了 TCP 四次挥手至此双方的连接就断开了。