五分鐘瞭解網絡鏈接

前言：

筆者最近閱讀大量網絡原理相關書籍，所以總結出此文，讀完本文，讀者們應該要了解下面名詞：

瀏覽器、Web服務器、網址(URL)、HTTP、HTML、協議、URI、請求消息、解析器、Socket庫、DNS服務器、域名

網絡原理系列文章：

1、五分鐘瞭解網絡鏈接(已完成)

2、收發數據的原理(上)(已完成)

3、收發數據的原理(下)(已完成)

4、收發數據的番外篇(未完成)

• 生成HTTP請求消息
• 向DNS服務器查詢Web服務器的IP地址
• DNS服務器的互相配合(如何找出IP地址)
• 委託協議棧發送消息

生成HTTP請求消息

一、從網址開始

咱們看NBA，要在瀏覽器輸入某個nba網址吧，沒錯。就是那串http://開頭的那串玩意兒, sports.qq.com/，以下圖，只不過瀏覽器把前面的http://隱藏而已，複製能夠見到完整網址。

這串玩意兒叫網址，更準確的叫URL（統一資源定位符）

咱們通常訪問的是Web服務器，但實際上瀏覽器還有不少功能，FTP（文件傳輸協議）服務器上下載和上傳文件，同時也具有電子郵件客戶端的功能。因此有各類不一樣的URL。訪問Web服務器用「http」，而訪問FTP服務器用「ftp」.下面圖一列舉了互聯網常見的幾種URL,不喜歡看請忽略。 在此，請對域名，有個淺顯瞭解。日後會詳細介紹。

域名：像www.baidu.com這樣以句點(.)分隔的名稱。

URL開頭的文字，即 「http:」 「file:」 「mailto:」 這部分文字都表示文字都表示瀏覽器應當使用的訪問方法。好比訪問Web服務器時應該使用HTTP協議，而訪問FTP服務器則應該使用FTP協議。由於，咱們能夠把這部分理解爲訪問時使用的協議類型

HTTP協議：超文本協議

二、HTTP的思路

HTTP協議定義了客戶端和服務端之間交互的消息內容和步驟。

首先，客戶端向服務器發送請求消息，請求消息包含兩部分（「對什麼」和「進行怎樣的操做」）。「對什麼」是指訪問目標（URI），「進行怎樣的操做」則是指方法，也稱HTTP謂詞。收到請求消息後，Web 服務器會對其中的內容進行解析，經過接收的URI和方法完成本身的工做，而後將結果存放在響應消息中，返回給客戶端。

筆者認爲，URI強調的是給資源標記命名，URL強調的是給資源定位，URL顯然比URI包含信息更多，舉個例子，我是小肥仔，我是來自廣東深圳市光明區某路某小區201號房的小肥仔彭友。若是URI爲前者，則URL爲後者。

三、生成HTTP請求消息

使用GET方法的狀況下，僅憑方法和URI，Web 服務器就能判斷須要進行怎樣的操做，所以消息體中不須要填寫任何數據。而POST則須要消息體。

四、返回響應消息

咱們把請求消息發送出去以後，Web服務器會返回響應消息。其中會有狀態碼和響應短語。

1條請求消息中只能夠寫1個uRI,因此每次只能獲取1個文件。好比1個頁面中包含3張圖片，那麼獲取網頁加上獲取圖片，一共須要向Web服務器發送4條請求。

向DNS服務器查詢Web服務器的IP地址

一、IP地址的基本知識

生成HTTP消息以後，咱們須要委託操做系統將消息發送給Web服務器。

由於瀏覽器只能解析網址並生成HTTP消息，但它自己不具將消息發送到網絡中的功能，只能委託操做系統。操做系統發送消息，必須提供IP地址，而不是通訊對象的域名(前面說過，相似www.baidu.com的一串玩意)。因此生成HTTP消息的下一個步驟就是根據根據域名查詢IP地址。

IP地址科普：

互聯網和公司內部的局域網都是基於TCP/IP的思路來設計，TCP/IP結構是由一些小的子網，經過路由器鏈接起來組成一個大網絡。這裏的子網暫時能夠理解爲幾臺計算機。 在網絡中，全部的設備都會被分配一個地址。這個地址就至關於現實中某條路上的「xx號xx室」。其中「號」是分配給整個子網的，而「室」對應的號碼稱爲網絡號，「室」對應的號碼稱爲主機號，這個地址的總體叫作IP地址。 經過IP地址，咱們能夠判斷出對象服務器的位置，從而將消息發送到服務器。實際的IP地址是一串32比特的數字，按照8比特(1字節)爲一組分紅4組，分別用十進制表示，而後再用圓點隔開。eg:「10.11.12.13」、「202.96.128.86」

二、域名和IP地址並用的理由

TCP/IP網絡是經過IP地址來肯定通訊對象，所以不知道IP地址就沒法將消息發送給對方，這跟咱們打電話須要知道對方的電話號碼同樣才能夠。

可能有人會問，爲何不直接用IP地址去訪問網址，確實，咱們直接輸入IP地址是能夠訪問的。可是IP地址那串數字，難以記住。好比百度的網址，不是「www.baidu.com」，而是「202.96.128.99」，你怎麼記住呢？

而後你可能又會問，幹麼不直接用域名去肯定通訊對象呢，其實，這是能夠的，可是這會影響運行效率。

IP地址的長度爲32比特(4字節)，而域名最短的也要幾十個字節，最長甚至能夠達到255字節。字節長並且長短不一，處理起來很是複雜，因此這影響了效率（增長路由器的負擔）。

三、Socket 庫提供查詢IP地址的功能

DNS服務器能夠幫咱們查詢到IP地址。

經過DNS服務器發出查詢的操做成爲域名解析。負責解析的這個操做就叫作解析器，解析器它是一段程序，包含在操做系統的Socket庫中（Socket庫包含不少發送和接受數據的程序組件，是網絡開發的一種標準庫）。Socket庫是標準組件，咱們從應用程序進行調用便可。若是，解析器的程序名稱爲「getIPadressWithDN」，以及須要解析的域名爲「www.baidu.com」，過程以下:

四、解析器的內部原理

解析器生成要給DNS服務器的查詢消息，可是解析器自己也不具有使用網絡收發數據的功能(之因此用「也」，是由於這一過程跟瀏覽器生成HTTP消息發送給Web服務器相似)，因此須要委託協議棧(操做系統內部的網絡控制軟件，也叫「協議驅動」、「TCP/IP驅動」)執行操做，再經過網卡發給DNS服務器。

網絡程序調用解析器，程序的控制流程會發生轉移。那麼「控制流程轉移」指的是什麼呢？ 通常來講，應用程序編寫的操做內容是從上往下按順序執行的，當到達須要調用解析器的部分時，對應的那一行程序就會執行，應用程序自己的工做就會暫停，而後，Socket庫的解析器開始運行，完成應用程序委託的操做。像這樣，因爲調用其餘的程序，本來運行的程序進入暫停狀態，而被調用程序的開始運行。這就是「控制流程轉移」。

DNS服務器的互相配合

一、DNS服務器的基本工做

DNS的基本工做就是接受來自客戶端查詢消息，而後根據消息的內容返回響應。其中，客戶端的消息包含3中信息

一、域名： 服務器、郵件服務器（郵件地址中@後面的部分）的名稱 二、Class:它的值永遠爲「IN」 三、記錄類型： 表示域名對應何種類型的記錄。當類型爲A(Address)時，表示域名對應的是IP地址；MX(Mail eXchange)時，則表示域名對應的是郵件服務。

1、查詢「www.baidu.com」IP地址：

域名=www.baidu.com、Class = IN、記錄類型=A

2、查詢「dwyane@qq.com」郵件服務器:

域名=qq.com」、Class = IN、記錄類型=MX

二、域名的層次結構

互聯網中不可勝數的服務器，因此存儲他們信息的只用一臺DNS服務器是不可能的，須要將信息分佈在多臺DNS服務器，而後它們相互接力配合，從而查找出要查的信息。DNS服務器中全部信息都是按照域名以分層次的結構保存。相似公司中的事業集團、部門、科室結構。

DNS中的域名是用句點來分隔的，域名越靠右的位置表示層級越高。好比：「www.ituring.com.cn」域名，cn 是公司集團，com 是研發部， ituring 是後臺小組，因此能夠理解爲某公司集團cn 下的com 研發部的 ituring 後臺小組的 www。其中至關一個層級的部分稱爲域，即 com 域的下一層級是 ituring 域， 再下一層纔是 www 這個名字

cn是國家頂級域名，中國是cn，美國是us，日本是jp，表示工商企業的 .com，表示網絡提供商的.net，表示非盈利組織的.org等

有時咱們會看到相似這種「sports.qq.com」、「finance.qq.com 」,這二者有什麼關聯嗎？ 這二者其實就是某訊旗下的體育和金融版本,「qq.com」是他的公司域，由於不可能說一個公司的不一樣板塊（或者說不一樣的事業集團），我給你公司多個DNS服務器，一個域是不可分割的。解決辦法是創建子域。例如某訊就是在公司域「qq.com」的下面創建子域「sports.qq.com」、「finance.qq.com 」

尋找相應的DNS服務器並找到IP地址

找到DNS服務器中存放的信息，關鍵是找到信息歸哪臺DNS服務器管。

HTTP的三次握手、四次揮手 blog.csdn.net/AI_Gentlema…

互聯網有無數臺DNS服務器，不可能一臺一臺挨個找。因此採起如下方法。首先，將負責管理夏季域的DNS服務器的IP地址註冊到他們的上級DNS服務器中，而後上級DNS服務器的IP地址再註冊到更高一級的DNS服務器中，以此類推。

在互聯網中，比com和cn更高一級，稱爲根域。根域在域名的最後加上一個點，如「www.baidu.com.」最後的那個句點表明根域名，可是那個句點常常被省略,根域的DNS服務器保管着com、cn等DNS服務器的信息。因爲上級DNS服務器保管着全部下級DNS服務器的信息，因此咱們可從根域開始一路往下順藤摸瓜找到任意一個域的DNS服務器。

另外，根域的DNS服務器信息存在互聯網中全部的DNS服務器中。分配給根域DNS服務器的IP地址只有13個。

下面以「www.gov.cn」和「sports.qq.com」舉例說明DNS服務器查找流程

客戶端首先會訪問最近的一臺DNS服務器(也就是客戶端的TCP/IP設置中填寫的DNS服務器地址)，假設咱們要查找「sports.qq.com」這臺Web服務器相關信息，但因爲最近的DNS服務器沒有存放「sports.qq.com」這一域名對應的信息，因此從該服務器獲取根域的地址，把查詢消息轉發給根域，繼續從根域查找，根域沒有該域名信息，繼續往下找，去到com域找，com域沒有「sports.qq.com」的信息，因此返回他下一級的「qq.com」域的DNS服務器IP地址，繼續往下找...

經過緩存加快DNS服務器的響應

有時候不須要從最上級的根域開始查找，由於DNS服務器有一個緩存功能，能夠記住以前的域名。若是要查詢的域名和相關信息已經在緩存中，那麼能夠直接從緩存處獲得所需信息，而後從緩存位置開始向下查找。這樣對比與從根域開始，減小了查詢時間。

當查詢的域名不存在時，緩存也會存儲起來，下次查詢時，直接快速反應。 若是信息被緩存了，本來的註冊信息可能會發生改變，那麼緩存中的信息就可能不正確了，所以，DNS服務器中保存的信息設置一個有效期，當緩存中的信息超過有效期後，數據就會從緩存中刪除。

委託協議棧發送消息

數據收發操做

獲悉ip以後，就能夠委託操做系統內部的協議棧發送消息到目標IP地址，也就是發送到Web服務器，發送給Web服務器的HTTP消息是一種數字消息。

簡單來講，總體思路就是收發數據的兩臺計算機之間鏈接了一個數據通道，數據沿着這個通道流動，最終到達目的地，會在目的地的那一端被取出。數據流動是雙向的，能夠從任何一個端流入。

實際過程，可把收發數據總結爲四步：

• 一、建立套接字（建立套接字階段）
• 二、將管道鏈接到服務器端的套接字上（鏈接階段）
• 三、收發數據（通訊階段）
• 四、斷開管道並刪除套接字（斷開階段）

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參考文獻： 域名知識百科

網絡是怎樣鏈接的