訪問網頁之協議淺析

今天我們來分析，整個訪問網頁的過程，在此之前，我們先來回顧一些基本的概念，大家可以邊看圖邊聽我說，結合圖會更容易理解一點。

第一部分，我們先來回顧一下IP地址和MAC地址，以及它們之間的區別和聯繫。

IP地址：

ip地址類型總共有五種，常見的有以上三種，就是我在表裡面畫了的三種，有a類，b類，還有c類。

最早的ip有4個位元組，一個位元組8位，總共是32位，所以被稱為ipv4，後來ip地址不夠用了，就出現了ipv6，總共是128位。

如圖中所示，ip地址是由網路號和主機號組合而成的，像a類的ip地址就是由8位的網路號和24位的主機號組合而來，b類的ip地址就是由16位的網路號和16位的主機號組合而來的，c類同理.

我們先來看a類ip，前八位表示網路號，第一位固定是零，b類前16位表示網路號，前兩位固定是10，對於c類ip地址來講，前24位表示網路號，然後前三位固定是，110. 這樣的話就可以把ip地址類型分為a類，b類還有c類.

看錶格的最後一列是子網掩碼，子網掩碼的作用是將ip地址劃分成網路地址和主機地址，用來指明一個ip地址處在哪個子網的具體哪台機器上。

簡單的理解就是,假設，你需要去判斷兩台計算機有沒有處在同一個區域網下，最簡單的判斷方法就是，將這兩台計算機，各自的ip地址，換算成二進位32位，然後分別與子網掩碼進行按位與的操作之後，如果得出的結果是相同的，那麼就說明這兩台計算機是處於同一個子網路上的，就是處在同一個區域網，可以直接進行通訊，以及數據的傳輸，如果說得出的結果是不同的，那麼就說明這兩台機器處於不同的區域網上，就不能進行直接的通訊，需要通過一些網路設備，比如說路由器，來進行數據的傳輸。

子網掩碼自己不能單獨的使用，必須配合ip一起使用，去劃分，ip地址的網路地址和主機地址.

ip地址，分為公有ip地址和私有ip地址，公有ip地址指的是，比如說北京的人民大會堂，這種全世界只有一個，所有人都是可以訪問的，而私有的ip地址是"組織"自己管理,和分配的地址，比如說你們公司，他就有自己私有的ip地址，需要去花錢買，ip地址，具有遠程定位的功能，它是可以改變的。

MAC地址：

接下來我們來講一下MAC地址，如果說ip地址相當於是門牌號的話，MIC地址就相當於是身份證，麥克地址是硬體地址，每一個網卡剛出廠的時候，都會有一個獨一無二的MAC地址，在同一個區域網中，注意注意是在同一個區域網中，MAC地址是絕對不會改變的。

通過ARP協議，可以找到某一個ip對應的MAC地址，查找的方式是廣播的形式，就是針對於這個區域網中所有的計算機發送一個廣播, 也就是找一個喇叭，大喊一聲，我想找的那個MAC地址在哪裡？對應的計算機就會站起來說，我是我是。這樣的話就找到了這個MAC地址，就可以進行數據的傳遞了。

MAC地址是針對於同一個區域網而言的，局限在一個子網之內，但是ip地址是針對於跨區域網而言的，如果說你要訪問同一個區域網中的機器的話，直接使用MAC地址就已經足夠了，不需要ip地址，但是如果要訪問其他子網的計算機，就必須用到ip地址。

這裡就是ip地址和mac地址,有問題的話可以給我留言，有什麼描述不合適的地方也歡迎大家留言指出。

接下來我們來看訪問網頁的一整個的流程，比如說你現在要訪問

https://www.csdn.net 這個網址，那麼你的目的肯定是想要瀏覽器返回給你csdn的主頁頁面，對吧?

那我們先來分析這個網址，https://www.csdn.net 是URL,即統一資源定位符，其中https指的是交互協議，常用的交互協議，還有http協議，兩者的區別是https是加密的協議。www.csdn.net指的是域名，也就是csdn伺服器在互聯網中所處的位置。

比方說你現在要找鹿晗這個人，但是知道這個人名字叫鹿晗，並不清楚他家是在哪裡，於是你上DNS伺服器上去找對應的的地址，最終去實現找到他這個人。

你現在看到的圖是我們常說的互聯網的五層協議的一個架構。

那麼我們從開始來講，從瀏覽器中輸入一個網址之後，到達了應用層，應用層發起一個http的請求。

如圖所示，http , https和DNS都是在應用層工作的協議，當瀏覽器發起一個http請求包之後，請求包會到達傳輸層，應用層到傳輸層傳遞數據的方式是socket編程的方式。

傳輸層用到的協議主要是tcp和udp，其中tcp是面向連接的，面向連接的意思是，保證數據包肯定能到達目的地，如果說沒有到達，中途丟失了，或者其他的原因沒有到達，則tcp會重新去發送數據包，而UDP是無連接的，他不保證數據包能否確定的到達目的地，數據包在傳輸層添加上tcp頭之後（這裡的tcp頭其實主要包括埠號），將數據包發送到網際層，也就是我們常說的ip層。

在ip層添加上ip頭，裡面有源ip地址和目標ip地址，然後將數據發送到數據鏈路層，也就是MAC層，在MAC層中給數據包添加上源MAC地址和目標MAC地址，如果目標伺服器和當前的客戶端在同一個區域網中，則直接通過ARP協議找到目標伺服器的MAC地址，將數據包發出去就可以了，如果說兩者不在同一個區域網中，只需要找到默認網關的麥克地址，將數據包發到默認網關，默認網關指的是192.168.1.1，當數據包發送到默認網關之後，再通過路由器去尋找目標的子網。

找到目標子網之後，再通過ARP協議，去找到目標MAC地址所在的那一台機器，當目標機器收到數據包之後，第一步，匹配MAC地址去掉MAC頭，第二步匹配ip地址，去掉ip頭，第三步，匹配TCP/UDP協議,在本層，匹配完之後，確認收到數據包，之後會返回給客戶端一個應答的消息。

接著，去掉tcp頭之後，找到裡面包裝的目標埠號，然後找到監聽該埠號的進程，將數據包交給這個進程去處理。

當進程處理完請求之後，又原路返回，將頁面返回給我們剛才最開始的瀏覽器客戶端。這樣的話其實就完成了一個請求跟應答的一個過程，我們在瀏覽器上就可以看到，我們需要請求的那個頁面了。

這裡有個概念需要需要給大家說一下，就是名字叫MTU,指的是最大傳輸單元，有大小限制，它必須小於1500個位元組，也就是說tcp頭加上http頭加上mac頭等，這些這些頭信息加起來不能超過1500個位元組，MTU是MAC層的一個概念。

我們再來說一下ARP協議,這個協議的全稱叫地址解析協議，主要的目的就是將ip地址解析成對應的MAC地址，所以如果說我們要查找MAC地址的話，就需要用到ARP協議，去查找的方式是廣播方式。

ip地址是可以改變的，所以我們可以自己去配置ip地址，但是配置ip地址又不能隨意配置，它是有一定的規則的，只有在同一個網段才可以配置ip地址。

假設我們帶著筆記本去公司，每天每天每天每天上班帶去公司下班帶回來，那麼每天去公司之後，都得重新去給我們的筆記本配置ip地址，而且每天的ip都不一樣，所以手動配置其實超級麻煩，然後就出現了dhcp協議，dhcp協議是為了實現自動配置ip的功能，它的過程如下，

（1）管理員分配一段共享的ip地址，

（2）新接入的筆記本，通過dhcp協議自動申請ip,

(3) 通過MAC地址去租用這個ip地址，

（4）需要提前續租，如果用完了就需要把這個ip地址還回去.

整個過程可以理解為租房子的過程。

以上就是簡單的一個訪問--應答請求的框架，接下來我們來分析，路由器，交換機，集線器的演變過程。

我們來模擬打遊戲的過程，最開始的時候只有兩台電腦，用一根網線就可以連接電腦a和電腦b，注意這裡的網線，兩頭都連的是電腦，給電腦a和電腦b配同一個網段的ip地址，就可以搭建出一個最小的區域網。

後來呢，兩個人覺得玩的不夠嗨，就想再找兩個人一起玩，於是一根網線就不能滿足了，出現了集線器這種設備，集線器有很多口，用來收發數據包，但是呢，它又笨又無腦，所有收到的數據，都會以廣播的形式再發送出去，明顯帶來的缺陷就是很不安全。

再後來呢，就出現了交換機這種設備，交換機和集線器最大的區別就在於它可以進行機器學習，他會維護一個轉發表，剛開始的時候表是空的，隨著數據轉發次數的改變，轉發表會將數據的轉發對應關係保存下來，慢慢就會形成一個表。這裡值得注意的是，因為ip會變，所以轉發表會過期，有過期時間。

我們繼續思考，交換機能解決集線器的缺點，那麼交換機自己有沒有局限性呢？當然是有的，假設兩個交換機連接了三個區域網，它會產生環路問題，這個我們下一節再詳細去解釋，現在只需要知道，我們需要採取某種方法去解決掉環路問題。

解決掉環路問題之後，我們思考一下，隨著計算機越來越多，交換機也越來越多，可以通過物理隔離或者虛擬隔離的方式隔離交換機。

交換機只工作在區域網內，只能處理數據鏈路層的問題，而一旦涉及到更上層，比如說ip層就不能用了，這時就需要其他的設備，比如路由器去處理了，路由器是主要工作在，網路層，也就是ip層，具有路由功能，一個路由器上有很多網口，每一個網口都相當於一個網關。

好了，第一篇文章就寫到這裡，會持續更新，希望大家多多支持關注，我是淺夢倩影。

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