一個(gè)http請(qǐng)求的詳細(xì)過(guò)程

我們來(lái)看當(dāng)我們?cè)跒g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(gè)應(yīng)用層的協(xié)議，在這個(gè)層的協(xié)議，只是一種通訊規(guī)范，也就是因?yàn)殡p方要進(jìn)行通訊，大家要事先約定一個(gè)規(guī)范。

1.連接 當(dāng)我們輸入這樣一個(gè)請(qǐng)求時(shí)，首先要建立一個(gè)socket連接，因?yàn)閟ocket是通過(guò)ip和端口建立的，所以之前還有一個(gè)DNS解析過(guò)程，把www.mycompany.com變成ip，如果url里不包含端口號(hào)，則會(huì)使用該協(xié)議的默認(rèn)端口號(hào)。

DNS的過(guò)程是這樣的：首先我們知道我們本地的機(jī)器上在配置網(wǎng)絡(luò)時(shí)都會(huì)填寫DNS，這樣本機(jī)就會(huì)把這個(gè)url發(fā)給這個(gè)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(qǐng)求發(fā)送給上級(jí)DNS，整個(gè)DNS可以看做是一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，該請(qǐng)求將一直發(fā)送到根直到得到結(jié)果。現(xiàn)在已經(jīng)擁有了目標(biāo)ip和端口號(hào)，這樣我們就可以打開socket連接了。

2.請(qǐng)求 連接成功建立后，開始向web服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，這個(gè)請(qǐng)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(wèn)的文件，HTTP/1.0指出Web瀏覽器使用的HTTP版本。現(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(gè)請(qǐng)求，進(jìn)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(gè)空行分開。
常用的HTTP頭信息有：
　　① 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(yùn)行的HTTP版本號(hào)和應(yīng)答代碼。代碼"200 OK"表示請(qǐng)求完成。
　　② MIME_Version:1.0　它指示MIME類型的版本。
　　③ content_type:類型　這個(gè)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(zhǎng)度值　它指示HTTP體信息的長(zhǎng)度（字節(jié)）。

4.關(guān)閉連接：當(dāng)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(yán)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(qǐng)求服務(wù)的用戶。服務(wù)的表現(xiàn)形式是原語(yǔ)（primitive），如系統(tǒng)調(diào)用或庫(kù)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(yǔ)。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(méi)有存在的價(jià)值。

傳輸層實(shí)現(xiàn)的是“端到端”通信，引進(jìn)網(wǎng)間進(jìn)程通信概念，同時(shí)也要解決差錯(cuò)控制，流量控制，數(shù)據(jù)排序（報(bào)文排序），連接管理等問(wèn)題，為此提供不同的服務(wù)方式。通常傳輸層的服務(wù)通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用的方式提供，以socket的方式。對(duì)于客戶端，要想建立一個(gè)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(guò)send()進(jìn)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(guò)程：

應(yīng)用層

首先我們可以看到在應(yīng)用層，根據(jù)當(dāng)前的需求和動(dòng)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(gè)緩沖區(qū)內(nèi)，然后形成了應(yīng)用層的報(bào)文data。

傳輸層

這些數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸層發(fā)送，比如tcp協(xié)議。所以它們會(huì)被送到傳輸層處理，在這里報(bào)文打上了傳輸頭的包頭，主要包含端口號(hào)，以及tcp的各種制信息，這些信息是直接得到的，因?yàn)榻涌谥行枰付ǘ丝凇＿@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(hào)確認(rèn)序號(hào)，根據(jù)這些數(shù)字，發(fā)送的一方不斷的進(jìn)行發(fā)送等待確認(rèn)，發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)段后，會(huì)開啟一個(gè)計(jì)數(shù)器，只有當(dāng)收到確認(rèn)后才會(huì)發(fā)送下一個(gè)，如果超過(guò)計(jì)數(shù)時(shí)間仍未收到確認(rèn)則進(jìn)行重發(fā)，在接受端如果收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，則將其丟棄，這將導(dǎo)致發(fā)送端超時(shí)重發(fā)。通過(guò)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(shí)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(fù)責(zé)將這樣的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，如何穿過(guò)路由器，最終到達(dá)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(jī)，要查找本機(jī)的路由表，在windows上運(yùn)行route print就可以看到當(dāng)前路由表內(nèi)容，有如下幾項(xiàng)：
Active Routes Default Route Persistent Route.

整個(gè)查找過(guò)程是這樣的:
(1)根據(jù)目的地址，得到目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，如果處在同一個(gè)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(gè)路由。
(3)如果找不到明確的路由，此時(shí)在路由表中還會(huì)有默認(rèn)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(gè)數(shù)據(jù)傳送給下一個(gè)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(yuǎn)程主機(jī)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(gè)最大路由跳數(shù)，如果超過(guò)這個(gè)跳數(shù)，就會(huì)丟棄數(shù)據(jù)包，這樣可以防止無(wú)限傳遞。路由器收到數(shù)據(jù)包后，只會(huì)查看網(wǎng)絡(luò)層的包裹數(shù)據(jù)，目的ip。所以說(shuō)它是工作在網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層的數(shù)據(jù)對(duì)它來(lái)說(shuō)則是透明的。

如果上面這些步驟都沒(méi)有成功，那么該數(shù)據(jù)報(bào)就不能被傳送。如果不能傳送的數(shù)據(jù)報(bào)來(lái)自本機(jī)，那么一般會(huì)向生成數(shù)據(jù)報(bào)的應(yīng)用程序返回一個(gè)“主機(jī)不可達(dá)”或 “網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)”的錯(cuò)誤。

以windows下主機(jī)的路由表為例，看路由的查找過(guò)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(guò)interface和gateway定義一調(diào)到下一個(gè)路由器的鏈路，通常情況下，interface和gateway是同一網(wǎng)段的。
Interface 到達(dá)該目的地的本路由器的出口ip（對(duì)于我們的個(gè)人pc來(lái)說(shuō)，通常由機(jī)算機(jī)A的網(wǎng)卡，用該網(wǎng)卡的IP地址標(biāo)識(shí)，當(dāng)然一個(gè)pc也可以有多個(gè)網(wǎng)卡）。

網(wǎng)關(guān)這個(gè)概念，主要用于不同子網(wǎng)間的交互，當(dāng)兩個(gè)子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)A,B要進(jìn)行通訊時(shí)，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(rèn)網(wǎng)關(guān)，當(dāng)一個(gè)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(gè)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(gè)值。

通常interface和gateway處在一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)，對(duì)于路由器來(lái)說(shuō)，因?yàn)榭赡芫哂胁煌膇nterface,當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，根據(jù)Network Destination尋找匹配的條目，如果找到，interface則指明了應(yīng)當(dāng)從該路由器的那個(gè)接口出去，gateway則代表了那個(gè)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(dāng)我接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包的目的網(wǎng)段不在我的路由記錄中，我會(huì)將該數(shù)據(jù)包通過(guò)192.168.1.101這個(gè)接口發(fā)送到192.168.1.2這個(gè)地址，這個(gè)地址是下一個(gè)路由器的一個(gè)接口，這樣這個(gè)數(shù)據(jù)包就可以交付給下一個(gè)路由器處理，與我無(wú)關(guān)。該路由記錄的線路質(zhì)量 10。當(dāng)有多個(gè)條目匹配時(shí)，會(huì)選擇具有較小Metric值的那個(gè)。

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(dāng)路由器收到發(fā)往直聯(lián)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包時(shí)該如何處理，這種情況，路由記錄的interface和gateway是同一個(gè)。當(dāng)我接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包的目的網(wǎng)段是192.168.1.0時(shí)，我會(huì)將該數(shù)據(jù)包通過(guò)192.168.1.101這個(gè)接口直接發(fā)送出去，因?yàn)檫@個(gè)端口直接連接著192.168.1.0這個(gè)網(wǎng)段，該路由記錄的線路質(zhì)量 10 （因interface和gateway是同一個(gè)，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(dāng)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(gè)路由器繼續(xù)進(jìn)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(gè)地址要作為鏈路層數(shù)據(jù)裝進(jìn)鏈路層頭部。這時(shí)需要arp協(xié)議，具體過(guò)程是這樣的，查找arp緩沖，windows下運(yùn)行arp -a可以查看當(dāng)前arp緩沖內(nèi)容。如果里面含有對(duì)應(yīng)ip的mac地址，則直接返回。否則需要發(fā)生arp請(qǐng)求，該請(qǐng)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(jìn)行廣播，所有的主機(jī)會(huì)檢查自己的ip與該請(qǐng)求中的目的ip是否一樣，如果剛好對(duì)應(yīng)則返回自己的mac地址，同時(shí)將請(qǐng)求者的ip mac保存。這樣就得到了目標(biāo)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(diǎn)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(fù)責(zé)該數(shù)據(jù)以bit為單位從主機(jī)傳輸?shù)较乱粋€(gè)目的地。

下一個(gè)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(guò)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(gè)地址。

在上面的過(guò)程中，可以看到有一個(gè)路由表查詢過(guò)程，而這個(gè)路由表的建立則依賴于路由算法。也就是說(shuō)路由算法實(shí)際上只是用來(lái)路由器之間更新維護(hù)路由表，真正的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程并不執(zhí)行這個(gè)算法，只查看路由表。這個(gè)概念也很重要，需要理解常用的路由算法。而整個(gè)tcp協(xié)議比較復(fù)雜，跟鏈路層的協(xié)議有些相似，其中有很重要的一些機(jī)制或者概念需要認(rèn)真理解，比如編號(hào)與確認(rèn)，流量控制，重發(fā)機(jī)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(duì)于這一層來(lái)說(shuō)，從一個(gè)端口收到數(shù)據(jù)，會(huì)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(dú)立的鏈路設(shè)備中最常見的當(dāng)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(rèn)為屬于鏈路層，對(duì)此還有些爭(zhēng)議認(rèn)為屬于物理層設(shè)備。除此之外，所有的交換機(jī)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(jī)。其他像三層交換機(jī)、四層交換機(jī)和七層交換機(jī)雖然可對(duì)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?yàn)橛辛薓AC地址表，所以才充分避免了沖突，因?yàn)榻粨Q機(jī)通過(guò)目的MAC地址知道應(yīng)該把這個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)端口。而不會(huì)像HUB一樣，會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到所有滴端口。所以，交換機(jī)是可以劃分沖突域滴。

網(wǎng)絡(luò)層

四個(gè)主要的協(xié)議:  
網(wǎng)際協(xié)議IP：負(fù)責(zé)在主機(jī)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(jī)地址。    
網(wǎng)際控制消息協(xié)議ICMP：發(fā)送消息，并報(bào)告有關(guān)數(shù)據(jù)包的傳送錯(cuò)誤。    
互聯(lián)組管理協(xié)議IGMP：被IP主機(jī)拿來(lái)向本地多路廣播路由器報(bào)告主機(jī)組成員。

該層設(shè)備有三層交換機(jī)，路由器。

傳輸層

兩個(gè)重要協(xié)議 TCP 和 UDP 。

端口概念：TCP/UDP 使用 IP 地址標(biāo)識(shí)網(wǎng)上主機(jī)，使用端口號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)應(yīng)用進(jìn)程，即 TCP/UDP 用主機(jī) IP 地址和為應(yīng)用進(jìn)程分配的端口號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)應(yīng)用進(jìn)程。端口號(hào)是 16 位的無(wú)符號(hào)整數(shù)， TCP 的端口號(hào)和 UDP 的端口號(hào)是兩個(gè)獨(dú)立的序列。盡管相互獨(dú)立，如果 TCP 和 UDP 同時(shí)提供某種知名服務(wù)，兩個(gè)協(xié)議通常選擇相同的端口號(hào)。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(hào)，一臺(tái)主機(jī)上多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)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(bào)的傳遞路徑無(wú)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)通信中用一個(gè)三元組可以在全局唯一標(biāo)志一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程：（協(xié)議，本地地址，本地端口號(hào)）。

也就是說(shuō)tcp和udp可以使用相同的端口。

可以看到通過(guò)(協(xié)議,源端口，源ip，目的端口，目的ip)就可以用來(lái)完全標(biāo)識(shí)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(shí)間協(xié)議）和DNS （DNS也使用TCP）SNMP TFTP

參考文獻(xiàn)：

讀懂本機(jī)路由表 http://hi.baidu.com/thusness/blog/item/9c18e5bf33725f0818d81f52.html

Internet 傳輸層協(xié)議 http://www.cic.tsinghua.edu.cn/jdx/book6/3.htm 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 謝希仁