引
打開瀏覽器锄开，在地址欄輸入URL，回車称诗，出現(xiàn)網(wǎng)站內容萍悴。這是我們幾乎每天都在做的事，那這個過程中到底是什么原理呢寓免？HTTP癣诱、TCP、DNS袜香、IP這些耳熟能詳?shù)拿~都在什么時候起著什么作用呢撕予？在這里整體梳理一遍。
整個過程基本分做下面幾個部分：
- 1蜈首、域名解析成IP地址实抡；
- 2、與目的主機進行TCP連接（三次握手）欢策；
- 3吆寨、發(fā)送與收取數(shù)據(jù)；
- 4踩寇、與目的主機斷開TCP連接（四次揮手）啄清；
下面分別進行詳細說明。
域名解析成IP地址
首先說什么是域名解析俺孙？
我們在瀏覽器地址欄中輸入的都是類似“www.baidu.com”辣卒、“www.qq.com”等等容易記憶的英文域名掷贾，但這些字母你直接交給整個網(wǎng)絡線路去尋找目的主機找得到嗎？找不到荣茫，因為每個主機在網(wǎng)絡中的位置都是以IP標識的想帅，IP才是主機在網(wǎng)絡中的位置，域名只是為了方便用戶記憶而已啡莉，這就要求瀏覽器能夠識別域名并且將其轉化為對應的IP地址港准。
所以瀏覽器會有一個DNS緩存，其中記錄了一些域名與IP的對應關系票罐，供瀏覽器快速查找需要的IP叉趣。但是這個DNS緩存不可能存下所有的域名-IP地址泞边，何況IP地址有時候還會變化该押，因此當在DNS緩存中沒有找到的時候，就要先向DNS服務器請求域名解析阵谚，我們常聽到的DNS服務器很大的作用就是進行域名解析蚕礼。
值得一提的是，DNS域名解析時用的是UDP協(xié)議梢什。
整個域名解析的過程如下：
- 1奠蹬、瀏覽器向本機DNS模塊發(fā)出DNS請求，DNS模塊生成相關的DNS報文嗡午；
- 2囤躁、DNS模塊將生成的DNS報文傳遞給傳輸層的UDP協(xié)議單元；
- 3荔睹、UDP協(xié)議單元將該數(shù)據(jù)封裝成UDP數(shù)據(jù)報狸演，傳遞給網(wǎng)絡層的IP協(xié)議單元；
- 4僻他、IP協(xié)議單元將該數(shù)據(jù)封裝成IP數(shù)據(jù)包宵距，其目的IP地址為DNS服務器的IP地址；
- 5吨拗、封裝好的IP數(shù)據(jù)包將傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議單元進行發(fā)送满哪；
- 6、發(fā)送時在ARP緩存中查詢相關數(shù)據(jù)劝篷，如果沒有哨鸭，就發(fā)送ARP廣播（包含待查詢的IP地址，收到廣播的主機檢查自己的IP娇妓，符合條件的主機將含有自己MAC地址的ARP包發(fā)送給ARP廣播的主機）請求兔跌，等待ARP回應；
- 7峡蟋、得到ARP回應后坟桅，將IP地址與路由的下一跳MAC地址對應的信息寫入ARP緩存表华望；
- 8、寫入緩存后仅乓，以路由下一跳的地址填充目的MAC地址赖舟，以數(shù)據(jù)幀形式轉發(fā)；
- 9夸楣、轉發(fā)可能進行多次宾抓；
- 10、DNS請求到達DNS服務器的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議單元豫喧；
- 11石洗、DNS服務器的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議單元解析數(shù)據(jù)幀，將內部的IP數(shù)據(jù)包傳遞給網(wǎng)絡層IP協(xié)議單元紧显；
- 12讲衫、DNS服務器的IP協(xié)議單元解析IP數(shù)據(jù)包，將內部的UDP數(shù)據(jù)報傳遞給傳輸層UDP協(xié)議單元孵班；
- 13涉兽、DNS服務器的UDP協(xié)議單元解析收到的UDP數(shù)據(jù)報，將內部的DNS報文傳遞給DNS服務單元篙程；
- 14枷畏、DNS服務單元將域名解析成對應IP地址，產生DNS回應報文虱饿；
- 15拥诡、DNS回應報文->UDP->IP->MAC->我的主機；
- 16氮发、我的主機收到數(shù)據(jù)幀渴肉，將數(shù)據(jù)幀->IP->UDP->瀏覽器；
- 17折柠、將域名解析結果以域名和IP地址對應的形式寫入DNS緩存表宾娜。
其中提到了一個ARP的概念，類似于DNS將域名翻譯成IP扇售，ARP則是將IP翻譯成MAC地址前塔，我們知道了IP后晃虫，需要通過主機的MAC地址來更具體的找到主機浓镜。同樣的也有一個ARP緩存，其中存儲了一些IP與MAC地址的對應關系滑废，如果緩存中找不到困乒，就會進行廣播來查找MAC地址寂屏，收到廣播的主機會檢查自己的IP是否是待查找的IP，是的話就返回自己的MAC地址。
如果做開發(fā)迁霎，往往還會接觸到端口這個概念吱抚，那端口是什么呢？這里是指TCP/IP協(xié)議中的端口考廉，端口號的范圍從0到65535秘豹，比如用于瀏覽網(wǎng)頁服務的80端口，用于FTP服務的21端口等等昌粤，都有一些固定的端口號既绕，被占用后就不能被別的服務拿來傳輸數(shù)據(jù)了。
與目的主機進行TCP連接（三次握手）
得到域名對應的IP地址后涮坐，也就表示可以將數(shù)據(jù)送達目的主機了凄贩，這時候才開始我們常說的三次握手建立連接。
HTTP的請求時使用TCP進行傳輸?shù)母ざ铮梢员ＷC可靠傳輸疲扎，并且有序，而TCP是有連接的傳輸廓译，也就是在傳輸數(shù)據(jù)之前评肆，會建立我的主機與目的主機之間的連接债查，然后才能傳輸數(shù)據(jù)非区，傳輸完成后，還有斷開連接盹廷。這也就是TCP的三次握手和四次揮手征绸，大致過程如下圖所示：
具體的三次握手建立連接的過程如下表述，其中數(shù)據(jù)包的傳輸過程類似上文請求DNS服務器時的過程俄占，就簡單的表示一下：
- 1管怠、向目的主機發(fā)送TCP連接請求報文；
- 2缸榄、該TCP報文中SYN標志位設為1渤弛，表示連接請求；
- 3甚带、該TCP報文通過IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->目的主機她肯；
- 4、目的主機收到數(shù)據(jù)幀鹰贵，通過IP->TCP晴氨，TCP協(xié)議單元回應請求應答報文；
- 5碉输、該報文中SYN和ACK標志設為1籽前，表示連接請求應答；
- 6、該TCP報文通過IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->我的主機枝哄；
- 7肄梨、我的主機收到數(shù)據(jù)幀，通過IP->TCP挠锥，TCP協(xié)議單元回應請求確認報文峭范；
- 8、該TCP報文通過IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->目的主機瘪贱；
- 9纱控、目的主機收到數(shù)據(jù)幀，通過IP->TCP菜秦，連接建立完成甜害。
三次握手的過程就是一去一回一去，互相確認一下球昨，就建立連接啦尔店。這個過程中任何一個報文出錯或者超時，都要進行重傳主慰。
發(fā)送與收取數(shù)據(jù)
如上所說嚣州，只有建立連接后才能開始傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)其實有多種傳輸方式共螺，比如分段啊分組啊分時啊等等该肴。而一個數(shù)據(jù)包的傳輸過程如下所示，以HTTP的GET方法請求為例：
- 1藐不、瀏覽器向域名發(fā)出GET方法報文匀哄；
- 2、該GET方法報文通過TCP->IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->目的主機雏蛮；
- 3涎嚼、目的主機收到數(shù)據(jù)幀，通過IP->TCP->HTTP挑秉，HTTP協(xié)議單元會回應HTTP協(xié)議格式封裝好的HTML形式數(shù)據(jù)法梯；
- 4、該HTML數(shù)據(jù)通過TCP->IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->我的主機犀概；
- 5立哑、我的主機收到數(shù)據(jù)幀，通過IP->TCP->HTTP->瀏覽器阱冶，瀏覽器以網(wǎng)頁形式顯示HTML內容刁憋。
其他的HTTP方法在傳輸數(shù)據(jù)時方法都類似，只是所攜帶的內容不同木蹬。
與目的主機斷開TCP連接（四次揮手）
數(shù)據(jù)傳輸完成后需要斷開連接至耻，與建立時不同若皱，斷開連接需要多一次，有四次揮手尘颓，至于為什么走触，看完過程我們再講。
這里再把圖拿過來幫助理解：
過程如下：
- 1疤苹、瀏覽器向目的主機發(fā)出TCP連接結束請求報文互广，此時進入FIN WAIT狀態(tài)；
- 2卧土、該報文FIN標志位設為1惫皱，表示結束請求；
- 3尤莺、TCP結束請求報文通過IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->目的主機旅敷；
- 4、目的主機收到數(shù)據(jù)幀颤霎，通過IP->TCP媳谁，TCP協(xié)議單元回應結束應答報文；
- 5友酱、當前只是進行回應晴音，因為目的主機可能還有數(shù)據(jù)要傳，并不急著斷開連接缔杉；
- 6锤躁、該報文中ACK標志位設為1，表示收到結束請求壮吩；
- 7进苍、目的數(shù)據(jù)發(fā)送完所有數(shù)據(jù)后加缘，向我的主機發(fā)出TCP連接結束請求報文鸭叙；
- 8、該報文FIN標志位設為1拣宏，表示結束請求沈贝；
- 9、TCP結束請求報文通過IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->我的主機勋乾；
- 10宋下、我的主機收到數(shù)據(jù)幀，通過IP->TCP辑莫，TCP協(xié)議單元回應結束應答報文学歧，此時進入TIME WAIT狀態(tài)，因為不相信網(wǎng)絡是可靠的各吨，如果目的主機沒收到還可以重發(fā)枝笨；
- 11、該報文中的FIN標志位均設為1，表示結束應答横浑；
- 12剔桨、該TCP回應報文通過IP（DNS）->MAC（ARP）->網(wǎng)關->目的主機；
- 13徙融、目的主機關閉連接洒缀；
- 14、TIME WAIT等待結束后欺冀，沒有收到回復树绩，說明目的正常關閉了，我的主機也關閉連接隐轩。
這里的過程是以我的主機主動發(fā)起結束請求開始的葱峡，實際上也可以由目的主機主動發(fā)起，那么過程就會跟上面相反龙助，但細節(jié)差不多砰奕。
FIN_WAIT狀態(tài)是主動發(fā)起請求時等待確認信息，而TIME_WAIT狀態(tài)是收到結束請求后發(fā)送確認信息后等待看是否需要重發(fā)提鸟。
現(xiàn)在來說說為什么斷開連接時需要四次揮手呢军援？因為建立連接時目的主機可以直接發(fā)送SYN（同步）+ACK（應答）報文。而當斷開時称勋，目的主機收到FIN后可能還有數(shù)據(jù)要發(fā)胸哥，并不一定直接斷開，所以先發(fā)送一次應答赡鲜，告知我的主機收到了請求空厌，等確認所有數(shù)據(jù)都發(fā)完了，再發(fā)送FIN银酬，同時等待我的主機應答嘲更，這里的FIN和ACK就不能一起發(fā)送，所以需要四次揩瞪。
結
以上就是URL訪問網(wǎng)站時的網(wǎng)絡傳輸全過程赋朦，歸納起來就是：
首先要通過域名找到IP，如果緩存里沒有就要請求DNS服務器李破；得到IP后開始于目的主機進行三次握手來建立TCP連接宠哄；連接建立后進行HTTP訪問，傳輸并獲取網(wǎng)頁內容嗤攻；傳輸完后與目的主機四次揮手來斷開TCP連接毛嫉。
