一個http請求的詳細過程
我們來看當我們在瀏覽器輸入http://www.mycompany.com:8080/mydir/index.html,幕后所發(fā)生的一切。
首先http是一個應(yīng)用層的協(xié)議，在這個層的協(xié)議，只是一種通訊規(guī)范，也就是因為雙方要進行通訊，大家要事先約定一個規(guī)范。
1.連接 當我們輸入這樣一個請求時，首先要建立一個socket連接，因為socket是通過ip和端口建立的，所以之前還有一個DNS解析過程，把www.mycompany.com變成ip，如果url里不包含端口號，則會使用該協(xié)議的默認端口號。
DNS的過程是這樣的：首先我們知道我們本地的機器上在配置網(wǎng)絡(luò)時都會填寫DNS，這樣本機就會把這個url發(fā)給這個配置的DNS服務(wù)器，如果能夠找到相應(yīng)的url則返回其ip，否則該DNS將繼續(xù)將該解析請求發(fā)送給上級DNS，整個DNS可以看做是一個樹狀結(jié)構(gòu)，該請求將一直發(fā)送到根直到得到結(jié)果?，F(xiàn)在已經(jīng)擁有了目標ip和端口號，這樣我們就可以打開socket連接了。
2.請求 連接成功建立后，開始向web服務(wù)器發(fā)送請求，這個請求一般是GET或POST命令（POST用于FORM參數(shù)的傳遞）。GET命令的格式為： GET 路徑/文件名 HTTP/1.0
文件名指出所訪問的文件，HTTP/1.0指出Web瀏覽器使用的HTTP版本?，F(xiàn)在可以發(fā)送GET命令：
GET /mydir/index.html HTTP/1.0，
3.應(yīng)答 web服務(wù)器收到這個請求，進行處理。從它的文檔空間中搜索子目錄mydir的文件index.html。如果找到該文件，Web服務(wù)器把該文件內(nèi)容傳送給相應(yīng)的Web瀏覽器。
為了告知瀏覽器，，Web服務(wù)器首先傳送一些HTTP頭信息，然后傳送具體內(nèi)容（即HTTP體信息），HTTP頭信息和HTTP體信息之間用一個空行分開。
常用的HTTP頭信息有：
?、?HTTP 1.0 200 OK 這是Web服務(wù)器應(yīng)答的第一行，列出服務(wù)器正在運行的HTTP版本號和應(yīng)答代碼。代碼"200 OK"表示請求完成。
② MIME_Version:1.0 它指示MIME類型的版本。
?、?content_type:類型 這個頭信息非常重要，它指示HTTP體信息的MIME類型。如：content_type:text/html指示傳送的數(shù)據(jù)是HTML文檔。
④ content_length:長度值 它指示HTTP體信息的長度（字節(jié)）。
4.關(guān)閉連接：當應(yīng)答結(jié)束后，Web瀏覽器與Web服務(wù)器必須斷開，以保證其它Web瀏覽器能夠與Web服務(wù)器建立連接。
下面我們具體分析其中的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中漫游的經(jīng)歷
在網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中，各層之間是嚴格單向依賴的。“服務(wù)”是描述各層之間關(guān)系的抽象概念，即網(wǎng)絡(luò)中各層向緊鄰上層提供的一組操作。下層是服務(wù)提供者，上層是請求服務(wù)的用戶。服務(wù)的表現(xiàn)形式是原語（primitive），如系統(tǒng)調(diào)用或庫函數(shù)。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序或高層協(xié)議提供的服務(wù)原語。網(wǎng)絡(luò)中的n層總要向n+1層提供比n-1層更完備的服務(wù)，否則n層就沒有存在的價值。
傳輸層實現(xiàn)的是“端到端”通信，引進網(wǎng)間進程通信概念，同時也要解決差錯控制，流量控制，數(shù)據(jù)排序（報文排序），連接管理等問題，為此提供不同的服務(wù)方式。通常傳輸層的服務(wù)通過系統(tǒng)調(diào)用的方式提供，以socket的方式。對于客戶端，要想建立一個socket連接，需要調(diào)用這樣一些函數(shù)socket () bind() connect(),然后就可以通過send()進行數(shù)據(jù)發(fā)送。
現(xiàn)在看數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的穿行過程：
應(yīng)用層
首先我們可以看到在應(yīng)用層，根據(jù)當前的需求和動作，結(jié)合應(yīng)用層的協(xié)議，有我們確定發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，我們把這些數(shù)據(jù)放到一個緩沖區(qū)內(nèi)，然后形成了應(yīng)用層的報文data。
傳輸層
這些數(shù)據(jù)通過傳輸層發(fā)送，比如tcp協(xié)議。所以它們會被送到傳輸層處理，在這里報文打上了傳輸頭的包頭，主要包含端口號，以及tcp的各種制信息，這些信息是直接得到的，因為接口中需要指定端口。這樣就組成了tcp的數(shù)據(jù)傳送單位segment。tcp 是一種端到端的協(xié)議，利用這些信息，比如tcp首部中的序號確認序號，根據(jù)這些數(shù)字，發(fā)送的一方不斷的進行發(fā)送等待確認，發(fā)送一個數(shù)據(jù)段后，會開啟一個計數(shù)器，只有當收到確認后才會發(fā)送下一個，如果超過計數(shù)時間仍未收到確認則進行重發(fā)，在接受端如果收到錯誤數(shù)據(jù)，則將其丟棄，這將導致發(fā)送端超時重發(fā)。通過 tcp協(xié)議，控制了數(shù)據(jù)包的發(fā)送序列的產(chǎn)生，不斷的調(diào)整發(fā)送序列，實現(xiàn)流控和數(shù)據(jù)完整。
網(wǎng)絡(luò)層
然后待發(fā)送的數(shù)據(jù)段送到網(wǎng)絡(luò)層，在網(wǎng)絡(luò)層被打包，這樣封裝上了網(wǎng)絡(luò)層的包頭，包頭內(nèi)部含有源及目的的ip地址，該層數(shù)據(jù)發(fā)送單位被稱為packet。網(wǎng)絡(luò)層開始負責將這樣的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，如何穿過路由器，最終到達目的地址。在這里，根據(jù)目的ip地址，就需要查找下一跳路由的地址。首先在本機，要查找本機的路由表，在windows上運行route print就可以看到當前路由表內(nèi)容，有如下幾項：
Active Routes Default Route Persistent Route.
整個查找過程是這樣的:
(1)根據(jù)目的地址，得到目的網(wǎng)絡(luò)號，如果處在同一個內(nèi)網(wǎng)，則可以直接發(fā)送。
(2)如果不是，則查詢路由表，找到一個路由。
(3)如果找不到明確的路由，此時在路由表中還會有默認網(wǎng)關(guān)，也可稱為缺省網(wǎng)關(guān)，IP用缺省的網(wǎng)關(guān)地址將一個數(shù)據(jù)傳送給下一個指定的路由器，所以網(wǎng)關(guān)也可能是路由器，也可能只是內(nèi)網(wǎng)向特定路由器傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)。
(4) 路由器收到數(shù)據(jù)后，它再次為遠程主機或網(wǎng)絡(luò)查詢路由，若還未找到路由，該數(shù)據(jù)包將發(fā)送到該路由器的缺省網(wǎng)關(guān)地址。而數(shù)據(jù)包中包含一個最大路由跳數(shù)，如果超過這個跳數(shù)，就會丟棄數(shù)據(jù)包，這樣可以防止無限傳遞。路由器收到數(shù)據(jù)包后，只會查看網(wǎng)絡(luò)層的包裹數(shù)據(jù)，目的ip。所以說它是工作在網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層的數(shù)據(jù)對它來說則是透明的。
如果上面這些步驟都沒有成功，那么該數(shù)據(jù)報就不能被傳送。如果不能傳送的數(shù)據(jù)報來自本機，那么一般會向生成數(shù)據(jù)報的應(yīng)用程序返回一個“主機不可達”或 “網(wǎng)絡(luò)不可達”的錯誤。
以windows下主機的路由表為例，看路由的查找過程
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Active Routes:
Network Destination Netmask Gateway Interface Metric
0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.2 192.168.1.101 10
127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1
192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.101 192.168.1.101 10
192.168.1.101 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 10
192.168.1.255 255.255.255.255 192.168.1.101 192.168.1.101 10
224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.1.101 192.168.1.101 10
255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.1.101 192.168.1.101 1
Default Gateway: 192.168.1.2
Network Destination 目的網(wǎng)段
Netmask 子網(wǎng)掩碼
Gateway 下一跳路由器入口的ip，路由器通過interface和gateway定義一調(diào)到下一個路由器的鏈路，通常情況下，interface和gateway是同一網(wǎng)段的。
Interface 到達該目的地的本路由器的出口ip（對于我們的個人pc來說，通常由機算機A的網(wǎng)卡，用該網(wǎng)卡的IP地址標識，當然一個pc也可以有多個網(wǎng)卡）。
網(wǎng)關(guān)這個概念，主要用于不同子網(wǎng)間的交互，當兩個子網(wǎng)內(nèi)主機A,B要進行通訊時，首先A要將數(shù)據(jù)發(fā)送到它的本地網(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)發(fā)送給B所在的網(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)再發(fā)送給B。
默認網(wǎng)關(guān)，當一個數(shù)據(jù)包的目的網(wǎng)段不在你的路由記錄中，那么，你的路由器該把那個數(shù)據(jù)包發(fā)送到哪里！缺省路由的網(wǎng)關(guān)是由你的連接上的default gateway決定的，也就是我們通常在網(wǎng)絡(luò)連接里配置的那個值。
通常interface和gateway處在一個子網(wǎng)內(nèi)，對于路由器來說，因為可能具有不同的interface,當數(shù)據(jù)包到達時，根據(jù) Network Destination尋找匹配的條目，如果找到，interface則指明了應(yīng)當從該路由器的那個接口出去，gateway則代表了那個子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)地址。
第一條 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.2 192.168.1.101 10
0.0.0.0 代表了缺省路由。該路由記錄的意思是：當我接收到一個數(shù)據(jù)包的目的網(wǎng)段不在我的路由記錄中，我會將該數(shù)據(jù)包通過192.168.1.101這個接口發(fā)送到 192.168.1.2這個地址，這個地址是下一個路由器的一個接口，這樣這個數(shù)據(jù)包就可以交付給下一個路由器處理，與我無關(guān)。該路由記錄的線路質(zhì)量 10。當有多個條目匹配時，會選擇具有較小Metric值的那個。
第三條 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.101 192.168.1.101 10
直聯(lián)網(wǎng)段的路由記錄：當路由器收到發(fā)往直聯(lián)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包時該如何處理，這種情況，路由記錄的interface和gateway是同一個。當我接收到一個數(shù)據(jù)包的目的網(wǎng)段是192.168.1.0時，我會將該數(shù)據(jù)包通過192.168.1.101這個接口直接發(fā)送出去，因為這個端口直接連接著 192.168.1.0這個網(wǎng)段，該路由記錄的線路質(zhì)量 10 （因interface和gateway是同一個，表示數(shù)據(jù)包直接傳送給目的地址，不需要再轉(zhuǎn)給路由器）。
一般就分這兩種情況，目的地址與當前路由器接口是否在同一子網(wǎng)。如果是則直接發(fā)送，不需再轉(zhuǎn)給路由器，否則還需要轉(zhuǎn)發(fā)給下一個路由器繼續(xù)進行處理。
查找到下一跳ip地址后，還需要知道它的mac地址，這個地址要作為鏈路層數(shù)據(jù)裝進鏈路層頭部。這時需要arp協(xié)議，具體過程是這樣的，查找arp 緩沖，windows下運行arp -a可以查看當前arp緩沖內(nèi)容。如果里面含有對應(yīng)ip的mac地址，則直接返回。否則需要發(fā)生arp請求，該請求包含源的ip和mac地址，還有目的地的ip地址，在網(wǎng)內(nèi)進行廣播，所有的主機會檢查自己的ip與該請求中的目的ip是否一樣，如果剛好對應(yīng)則返回自己的mac地址，同時將請求者的ip mac保存。這樣就得到了目標ip的mac地址。
鏈路層
將mac地址及鏈路層控制信息加到數(shù)據(jù)包里，形成Frame，F(xiàn)rame在鏈路層協(xié)議下，完成了相鄰的節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸，完成連接建立，控制傳輸速度，數(shù)據(jù)完整。
物理層
物理線路則只負責該數(shù)據(jù)以bit為單位從主機傳輸?shù)较乱粋€目的地。
下一個目的地接受到數(shù)據(jù)后，從物理層得到數(shù)據(jù)然后經(jīng)過逐層的解包 到 鏈路層 到 網(wǎng)絡(luò)層，然后開始上述的處理，在經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層 鏈路層 物理層將數(shù)據(jù)封裝好繼續(xù)傳往下一個地址。
在上面的過程中，可以看到有一個路由表查詢過程，而這個路由表的建立則依賴于路由算法。也就是說路由算法實際上只是用來路由器之間更新維護路由表，真正的數(shù)據(jù)傳輸過程并不執(zhí)行這個算法，只查看路由表。這個概念也很重要，需要理解常用的路由算法。而整個tcp協(xié)議比較復雜，跟鏈路層的協(xié)議有些相似，其中有很重要的一些機制或者概念需要認真理解，比如編號與確認，流量控制，重發(fā)機制，發(fā)送接受窗口。
tcp/ip基本模型及概念
物理層
設(shè)備，中繼器（repeater）,集線器（hub）。對于這一層來說，從一個端口收到數(shù)據(jù)，會轉(zhuǎn)發(fā)到所有端口。
鏈路層
協(xié)議：SDLC（Synchronous Data Link Control）HDLC（High-level Data Link Control） ppp協(xié)議獨立的鏈路設(shè)備中最常見的當屬網(wǎng)卡，網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)品。集線器MODEM的某些功能有人認為屬于鏈路層，對此還有些爭議認為屬于物理層設(shè)備。除此之外，所有的交換機都需要工作在數(shù)據(jù)鏈路層，但僅工作在數(shù)據(jù)鏈路層的僅是二層交換機。其他像三層交換機、四層交換機和七層交換機雖然可對應(yīng)工作在OSI 的三層、四層和七層，但二層功能仍是它們基本的功能。
因為有了MAC地址表，所以才充分避免了沖突，因為交換機通過目的MAC地址知道應(yīng)該把這個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到哪個端口。而不會像HUB一樣，會轉(zhuǎn)發(fā)到所有滴端口。所以，交換機是可以劃分沖突域滴。
網(wǎng)絡(luò)層
四個主要的協(xié)議:
網(wǎng)際協(xié)議IP：負責在主機和網(wǎng)絡(luò)之間尋址和路由數(shù)據(jù)包。
地址解析協(xié)議ARP：獲得同一物理網(wǎng)絡(luò)中的硬件主機地址。
網(wǎng)際控制消息協(xié)議ICMP：發(fā)送消息，并報告有關(guān)數(shù)據(jù)包的傳送錯誤。
互聯(lián)組管理協(xié)議IGMP：被IP主機拿來向本地多路廣播路由器報告主機組成員。
該層設(shè)備有三層交換機，路由器。
傳輸層
兩個重要協(xié)議 TCP 和 UDP 。
端口概念：TCP/UDP 使用 IP 地址標識網(wǎng)上主機，使用端口號來標識應(yīng)用進程，即 TCP/UDP 用主機 IP 地址和為應(yīng)用進程分配的端口號來標識應(yīng)用進程。端口號是 16 位的無符號整數(shù)， TCP 的端口號和 UDP 的端口號是兩個獨立的序列。盡管相互獨立，如果 TCP 和 UDP 同時提供某種知名服務(wù)，兩個協(xié)議通常選擇相同的端口號。這純粹是為了使用方便，而不是協(xié)議本身的要求。利用端口號，一臺主機上多個進程可以同時使用 TCP/UDP 提供的傳輸服務(wù)，并且這種通信是端到端的，它的數(shù)據(jù)由 IP 傳遞，但與 IP 數(shù)據(jù)報的傳遞路徑無關(guān)。網(wǎng)絡(luò)通信中用一個三元組可以在全局唯一標志一個應(yīng)用進程：（協(xié)議，本地地址，本地端口號）。
也就是說tcp和udp可以使用相同的端口。
可以看到通過(協(xié)議,源端口，源ip，目的端口，目的ip)就可以用來完全標識一組網(wǎng)絡(luò)連接。
應(yīng)用層
基于tcp：Telnet FTP SMTP DNS HTTP
基于udp：RIP NTP（網(wǎng)落時間協(xié)議）和DNS （DNS也使用TCP）SNMP TFTP
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