從瀏覽器輸入一個網址開始討論網絡傳輸的工做原理

確實，從瀏覽器輸入一個地址以後，當你按下Enter鍵以後，一系列奇怪的魔法就在發生，這是一個老生長談的問題了，但能真的仔細知道所有倒是一個艱難的事情。

網絡架構之五層架構

在開始以前，仍是必須知道網絡的架構基礎的。目前網絡架構分爲兩種，七層架構和五層架構，本人更喜歡五層架構（主要是容易記，😄）。這個分層如圖：

左側對應的七層架構圖，中間的是五層架構圖，右側對應的是每一個層上具備的協議。

咱們使用的應用大多都是構建於應用層之上，必然，瀏覽器也不例外。

如今開始，地址欄鍵入地址，按下Enter鍵，就從這裏開始吧（這裏我就以鍵入百度https://www.baidu.com做爲事例）

先簡單的認爲數據傳遞是從發送方ip到接收方（百度）ip的一個行爲，那雙方ip是如何產生的。

發送方ip的產生 --- DHCP協議

關於本本機的ip從何而來，主要有兩種方式，1. 手動配置 2. 自動配置

而自動配置，簡單一些進行介紹，這個要從DHCP協議提及，先看如下兩張圖

手動配置方式：經過手動配置ip地址，子網掩碼。可是這種方式並不適用普通用戶，普通用戶不可能知道當前網絡的網絡號，主機號，以及子網掩碼應該是多少。並且這種配置方式很是的不靈活，在同一個子網下的ip被固定，其餘人沒法使用。另外一點則是這臺設備跟換了一個網絡環境，就沒有辦法上網了。

動態配置：動態配置依託於DHCP協議，在每一個子網下，會有一臺DHCP服務器，存放着改子網的全部可配置ip，當咱們打開電腦後，電腦會自動發發出一個請求ip的地址的廣播到DHCP服務器，服務器會檢查是否還存有可分配的ip，若有則響應給請求的電腦，並標記該ip已經被使用。（至於這些ip之後如何被釋放，從新稱爲可分配的ip則是另外一個話題）。

來看一下請求的ip的報文，經過5層網絡框架的結構後是如何的？

接收方(百度)ip的產生 --- DNS解析

在瀏覽器地址欄中輸入的是一個網址（百度），這個網址易於人的記憶，可是對於電腦而已就是頭痛的事情。全部這個時候就須要DNS了，將它解析成一個電腦可以理解的ip地址。

它是如何工做的：

每一個子網下都會有一臺DNS服務器，在這臺服務器中存放着域名和ip地址的映射表，從這裏能夠獲取到百度的ip地址。這裏只是說了這個DNS資源服務器的存在。那我是經過何種途徑獲取到DNS服務器中的ip地址呢？

這裏就要說到以太網的信息傳遞方式——廣播，首先在互聯網發送任何一個消息，都會通過網絡五層架構的封裝，造成一條能夠被廣播的信息。以下圖這種方式：

DNS解析的請求報文最終被封裝以下：其中的Http報文部分，則包括了發送端的網址域名等信息。DNS服務器會獲取到域名，到服務器中的域名ip映射表比較，若是有則響應報文，回到發送方，發送發送方也就知道了目標地址的ip信息。若是沒有則會對消息轉發到公共DNS服務器，好比google的DNS服務器，獲取以後也會在本子網的DNS服務進行緩存，以便如下次請求。這即是DNS解析的過程

到這裏你已經這道了雙方通訊的基礎ip的產生了，那開始下一步的研究吧

是否在同一個子網下

在知道發送方和接收方的ip以後，第一件是則是判斷雙方是否在一個子網絡下，若是在同一個子網下則不須要跨過網關，直接在子網內進行數據傳輸。

如何判斷是否在一個子網下，其實很簡單，只須要用你的子網掩碼和雙方的ip按位與，獲得的結果若是是同樣的，則在同一個網絡內，不同則再也不同一個網絡中。這裏的區別是，不在同一個子網下，發送的報文數據包中的以太網首部中的MAC地址是接收方網卡的MAC地址，不是接收方主機的地址。

路由表

判斷出發送方和接收方再也不同一個子網下，就必然須要來到穿越茫茫負責的網絡，來到對方的身邊，那是根據什麼才能到接收方的身邊？—— 路由器

上圖是一張基本的網絡架構圖，每一個雲表明這一個子網，箭頭表明着數據的流向。從中能夠看出數據是由路由進行轉發的。其實每一個路由中會維護一個路由表，會存放着這子網的ip，以及經過一些列複雜的路由探測，找到一條通往接收方網絡的路徑，從而發送給目標子網。

子網下獲取接收方的MAC地址 —— ARP協議

通過路由等操做，報文信息已經來到了接收方的子網中了，那如何知道具體那一臺主機呢。其實經過ip地址的主機號已經能夠肯定是那一臺主機了，那此時是否就能夠進行通訊了呢？—— 不能

之前我一樣有這樣的疑問，都找到你了，爲何不能通訊呢。用一個比方，千里迢迢到美國找到一個叫作「特朗普」的總統，他是惟一的，根據他的ip（美國(至關於網絡號)-特朗普(至關於主機號)）。雖然找到了他，可是語言通，沒法溝通😢。此時就須要一個雙方都可以接受的東西進行交流，這個就是MAC地址的做用。

根據ip地址找到MAC地址的協議，稱爲ARP協議（地址解析協議）

在每一個子網下，會有一臺服務器保存這子網下全部ip和MAC地址的映射。這個時候須要獲取MAC地址，就會向子網內發送一個廣播，獲取ip對應主機MAC地址，基本結構以下

此時，跨過千山萬水，發送方已經到接收方面前，能竊竊私語了。

數據響應

數據進行交互邏輯處理後，則會將數據返回給接收方，這個過程稱爲響應。咱們來看下瀏覽器的inpect下response header中的信息。其中每一個字段都表明了某種信息。

如：
Expires：表示緩存的過時時間
Remote Address: 則是DNS解析後的遠程地址

當拿到了響應的信息後，剩下的事情則是瀏覽器要作的。加載資源，解析html，構建抽象語法樹，渲染頁面，以及解析JS等。

總結

本文旨在熟悉消息在網絡中的傳輸過程當中會經歷什麼樣的過程。對其中每一種協議並無進行深刻的研究，若是展開，每一種協議都值得用一篇文章來介紹。固然也能夠根據提到的再去深刻挖掘，必然讓你更加熟悉網絡的每個環節。

相信，事物的發展都是有其規律的。知道爲何會更得心應手。