以書中實例為例
- 獲取IP地址及其他網(wǎng)絡(luò)配置
Bob的計算機目前還沒有IP地址咆霜，如何動態(tài)獲取IP地址？
運行動態(tài)主機配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration水评，DHCP）艳馒，以從本地的DHCP服務(wù)器獲取一個IP地址以及其他信息寻仗。
Bob計算機上的操作系統(tǒng)生成一個DHCP請求報文，并將這個報文放入目的地端口67（DHCP服務(wù)器）和源端口68（DHCP客戶）的UDP報文段昧穿。該UDP報文段則被放置在一個具有廣播IP目的地地址（255.255.255.255）和源IP地址0.0.0.0的IP數(shù)據(jù)報中勺远，因為此時Bob的計算機還不具有一個IP地址。
該IP數(shù)據(jù)報則被放置在以太網(wǎng)幀中时鸵，目的MAC地址FF:FF:FF:FF:FF:FF胶逢，使該幀將廣播到與交換機連接的所有設(shè)備厅瞎，源MAC地址為Bob計算機的網(wǎng)卡MAC地址00:16:D3:23:68:8A。
包含DHCP請求的廣播以太網(wǎng)幀是第一個有Bob計算機發(fā)送到以太網(wǎng)交換機的幀初坠。該交換機在所有的出端口廣播幀和簸，包括連接到路由器的端口。同時交換機會在交換機表（switch table）中新添加一條記錄碟刺，內(nèi)容包括MAC地址锁保，通往該MAC地址的交換機接口，該記錄放置在表中的時間半沽。
路由器在它的接口（該接口MAC地址00:22:6B:45:1F:1B）接收到該廣播以太網(wǎng)幀爽柒，該幀包含DHCP請求，并且從該以太網(wǎng)幀中抽取出IP數(shù)據(jù)報抄囚。該數(shù)據(jù)報的廣播IP目的地址指示了這個IP數(shù)據(jù)報應(yīng)當(dāng)由在該結(jié)點的高層協(xié)議處理霉赡，因此該數(shù)據(jù)報的載荷（一個UDP報文段）被分解向上到達UDP，從此UDP報文段中抽取出DCHP請求報文。
我們假設(shè)運行在路由器中的DHCP服務(wù)器能夠以CIDR塊68.85.2.0/24分配IP地址月腋，然后分配地址68.85.2.101給Bob計算機挠乳。DHCP服務(wù)器生成一個DHCP ACK報文，包含內(nèi)容
IP地址
DNS服務(wù)器IP地址（68.87.71.226）
默認網(wǎng)關(guān)路由器（第一跳路由）IP地址 68.85.2.1
子網(wǎng)塊（網(wǎng)絡(luò)掩碼） 68.85.2.0/24
包含DHCP ACK報文的以太網(wǎng)幀由路由器發(fā)送給交換機嗓化。因為交換機是自學(xué)習(xí)的，并且先前從Bob計算機收到（包含DHCP請求的）以太網(wǎng)幀谬哀，所以該交換機從交換機表中查詢到通往Bob計算機MAC地址00:22:6B:45:1F:1B的相應(yīng)接口刺覆。
Bob計算機接收到包含DHCP ACk的以太網(wǎng)幀，從該以太網(wǎng)幀中抽取IP數(shù)據(jù)報史煎，從IP數(shù)據(jù)報中抽取UDP報文段谦屑，從UDP報文段中抽取DHCP ACK報文。Bob的計算機DHCP客戶則記錄下它的IP地址和它的DNS服務(wù)器的IP地址篇梭。它還在其IP轉(zhuǎn)發(fā)表中安裝默認網(wǎng)關(guān)的地址氢橙。
如果Bob計算機想向初子網(wǎng)68.85.2.0/24之外的目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)報，則先要經(jīng)過默認網(wǎng)關(guān)恬偷。
- DNS & ARP
當(dāng)Bob將www.google.com的URL鍵入其Web瀏覽器時悍手，他開啟了一長串事件，這導(dǎo)致Google主頁最終顯示在其Web瀏覽器上袍患。Bob的Web瀏覽器通過生成一個TCP套接字開始了該過程坦康，套接字用于向www.google.com發(fā)送HTTP請求。為了生成套接字诡延，Bob的計算機機需要知道www.google.com的IP地址滞欠。這就需要DNS協(xié)議提供這種域名到IP地址的轉(zhuǎn)換服務(wù)。
Bob計算機上的操作系統(tǒng)生成一個DNS查詢報文肆良，將字符串www.google.com放入DNS報文的問題段中筛璧。該DNS報文則放置在一個具有53號（DNS服務(wù)器）目的端口的UDP報文段中赤兴。該UDP報文段則被放入具有IP目的地址68.87.71.226（在DHCP ACK返回的DNS服務(wù)器地址）和源地址68.85.2.101的IP數(shù)據(jù)報中。
Bob的計算機則將包含DNS請求報文的數(shù)據(jù)報放入一個以太網(wǎng)幀中隧哮。該幀將發(fā)送到（在鏈路層尋址）Bob學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)路由器桶良。目前僅從DHCP ACK報文知道學(xué)校網(wǎng)關(guān)路由器的IP地址65.85.2.1，但不知道網(wǎng)關(guān)路由器的MAC地址沮翔。此時就需要ARP協(xié)議提供IP地址到MAC地址的轉(zhuǎn)換服務(wù)陨帆。
2.1 ARP
Bob計算機生成一個具有目的IP地址68.85.2.1（默認網(wǎng)關(guān)）的ARP查詢報文，將該ARP報文放置在一個具有廣播目的地址FF:FF:FF:FF:FF:FF的以太網(wǎng)幀中采蚀，并向交換機發(fā)送該以太網(wǎng)幀疲牵，交換機將該幀交付給所有連接的設(shè)備，包括網(wǎng)關(guān)路由器榆鼠。
網(wǎng)關(guān)路由器在通往學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的接口上接收到包含該ARP查詢報文的幀纲爸，發(fā)現(xiàn)在ARP報文中的目標(biāo)地址68.85.2.1與其接口IP地址相同，網(wǎng)關(guān)路由器此時將準(zhǔn)備一個ARP回答妆够，指示IP地址68.85.2.1對應(yīng)的MAC地址為00:22:6B:45:1F:1B识啦。它將ARP回答放在一個以太網(wǎng)幀中，其目的地址為00:16:D3:23:68:8A（Bob的計算機）神妹，并向交換機發(fā)送該幀颓哮，再由交換機將幀交付給Bob的計算機。
Bob計算機收到包含ARP回到報文的幀鸵荠，并從ARP回答報文中抽取網(wǎng)關(guān)路由器的MAC地址（00:22:6B:45:1F:1B）冕茅。并在本地ARP表中創(chuàng)建一條新的記錄。
現(xiàn)在蛹找，Bob的計算機能夠使包含DNS查詢報文的以太網(wǎng)幀尋址到網(wǎng)關(guān)路由器的MAC地址了姨伤。
2.2 DNS
網(wǎng)關(guān)路由器接收該幀并抽取包含DNS查詢的IP數(shù)據(jù)報。路由器查找該數(shù)據(jù)報的目的地址（68.87.71.226）庸疾，并根據(jù)其轉(zhuǎn)發(fā)表決定該數(shù)據(jù)報應(yīng)道發(fā)送到Comcast網(wǎng)絡(luò)中最左邊的路由器乍楚。
Comcast最左邊的路由器接到該幀，抽取IP數(shù)據(jù)報彼硫，檢查該數(shù)據(jù)報的目的地址（68.87.71.226）炊豪，并根據(jù)其轉(zhuǎn)發(fā)表確定接口凌箕，經(jīng)過該接口朝著DNS服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報拧篮，而轉(zhuǎn)發(fā)表已根據(jù)Comcast的域內(nèi)協(xié)議（如RIP、OSPF或IS-IS）以及因特網(wǎng)的域間協(xié)議BGP所填寫牵舱。
最終包含DNS查詢的IP數(shù)據(jù)報到達了DNS服務(wù)器串绩。DNS服務(wù)器抽取出DNS查詢報文，在它的DNS數(shù)據(jù)庫中查找域名www.google.com芜壁，找到包含對應(yīng)www.google.com的IP地址（64.233.169.105）的DNS源記錄礁凡。該DNS服務(wù)器形成了一個包含這種主機名到IP地址映射的DNS回答報文高氮，將該DNS回答報文放入UDP報文段中，該報文段放入尋址到Bob計算機的IP數(shù)據(jù)報中顷牌。該數(shù)據(jù)報將通過Comcast網(wǎng)絡(luò)反向轉(zhuǎn)發(fā)到學(xué)校的路由器剪芍，并從這里經(jīng)過以太網(wǎng)交換機到Bob計算機。
Bob計算機從DNS報文抽取出服務(wù)器www.google.com的IP地址窟蓝。
經(jīng)過大量的工作后罪裹，Bob的計算機終于可以與www.google.com服務(wù)器通信了。
- Web客戶——服務(wù)器交互：TCP和HTTP
Bob計算機有了www.google.com的IP地址运挫，它就能夠生成TCP套接字状共，該套接字將用于向www.google.com發(fā)送HTTP GET報文。當(dāng)Bob生成TCP套接字時谁帕，在Bob計算機中的TCP必須首先與www.google.com中的TCP執(zhí)行三次握手峡继。Bob計算機首先生成一個具有目的端口80（針對HTTP）的TCP SYN報文段，將該TCP報文段放置在具有目的IP地址64.233.169.105（www.google.com）的IP數(shù)據(jù)報中匈挖，將該數(shù)據(jù)報放置在MAC地址為00:22:6B:45:1F:1B（網(wǎng)關(guān)路由器）的幀中碾牌，并向交換機發(fā)送該幀。
在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)儡循、Comcast網(wǎng)絡(luò)和Google網(wǎng)絡(luò)中的路由器朝著www.google.com轉(zhuǎn)發(fā)包含TCP SYN的數(shù)據(jù)報小染，使用每臺路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)表。
最終贮折，包含TCP SYN的數(shù)據(jù)報到達www.google.com裤翩。Google服務(wù)器從數(shù)據(jù)報抽取出TCP SYN報文并分解到與端口80相聯(lián)系的套接字。對于Google HTTP服務(wù)器和Bob計算機之間的TCP連接生成一個連接套接字调榄。產(chǎn)生一個TCP SYNACK報文段（SYNACK segment）踊赠，將其放入一個向Bob計算機尋址的數(shù)據(jù)報中。包含TCP SYNACK報文段的數(shù)據(jù)報經(jīng)過Google每庆、Comcast和學(xué)校網(wǎng)絡(luò)筐带，最終到達Bob計算機的以太網(wǎng)卡。
Bob的Web瀏覽器生成HTTP GET報文缤灵。HTTP GET報文則寫入套接字伦籍，其中GET報文成為一個TCP報文段的載荷，該TCP報文段則被放進一個數(shù)據(jù)報中腮出，并交付到www.google.com帖鸦。
在www.google.com的HTTP服務(wù)器從TCP套接字讀取HTTP GET報文，生成一個HTTP響應(yīng)報文胚嘲，將請求的Web頁面內(nèi)容放入HTTP響應(yīng)體重作儿，并將報文發(fā)送進TCP套接字中。包含HTTP響應(yīng)報文的數(shù)據(jù)報經(jīng)過Google馋劈、Comcast和學(xué)校網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)攻锰，到達Bob計算機晾嘶。Bob的Web瀏覽器從套接字讀取HTTP響應(yīng)，從HTTP響應(yīng)體中抽取Web網(wǎng)頁的HTML娶吞，最終渲染出頁面效果垒迂。
客戶端發(fā)起TCP連接
客戶端
CLOSED -> （發(fā)送SYN）SYN_SENT -> （接收到SYN&ACK 發(fā)送ACK）ESTABLISHED
服務(wù)器端
CLOSED -> （服務(wù)器應(yīng)用創(chuàng)建一個監(jiān)聽套接字）LISTEN -> （接收到SYN并發(fā)送SYN&ACK）SYN_RCVD -> （接收到ACK 不發(fā)送）ESTABLISHED
其中一端主動關(guān)閉TCP連接
主動關(guān)閉TCP一端
ESTABLISHED -> （發(fā)送FIN）FIN_WAIT1 -> （接收到ACK 不發(fā)送）FIN_WAIT2 -> （接收到FIN 發(fā)送ACK）TIME_WAIT -> CLOSED
被動關(guān)閉TCP一端
ESTABLISHED -> （接收到FIN 發(fā)出ACK）CLOSE_WAIT -> （發(fā)出FIN）LAST_ACK -> （接收到ACK 不發(fā)送）CLOSED
- 非持續(xù)鏈接HTTP和持續(xù)鏈接HTTP
非持續(xù)鏈接（non-persistent connection）HTTP
必須為每一個請求的對象建立和維護一個全新的連接。對于每個連接妒蛇，在客戶和服務(wù)器中都要分配TCP的緩沖區(qū)和保持TCP變量娇斑。每一個對象經(jīng)理兩倍RTT（Round-Trip Time）的交付時延，一個用于創(chuàng)建TCP材部，另一個RTT用于請求和接收一個對象毫缆。
持續(xù)鏈接（persistent connection）
服務(wù)器在發(fā)送響應(yīng)后保持該TCP連接打開。在相同的客戶與服務(wù)器之間的后續(xù)請求和響應(yīng)報文能夠通過相同的連接進行傳送乐导。一個完整的Web頁面可以用單個持續(xù)TCP連接進行傳送苦丁，甚至位于同一臺服務(wù)器的多個Web頁面可以在單個持續(xù)TCP連接中進行傳送。如果一條持續(xù)連接經(jīng)過一定時間間隔仍未被使用物臂，HTTP服務(wù)器就關(guān)閉該連接旺拉。
