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用戶主機(jī)請(qǐng)求一個(gè)網(wǎng)址后使用的協(xié)議以及過(guò)程的分析
用戶在web瀏覽器(如IE)地址欄輸入URL(統(tǒng)一資源定位符)“youngyl.360doc.com”,然后回車:

一.通過(guò)DNS服務(wù)器將域名解析為IP地址(假設(shè)DNS和我們的主機(jī)在一個(gè)網(wǎng)段):

(一)用戶主機(jī)向其本地域名服務(wù)器發(fā)出DNS請(qǐng)求報(bào)文:
(主機(jī)向本地域名服務(wù)器的查詢采用的是遞歸查詢)
1.主機(jī)應(yīng)用程序(瀏覽器)產(chǎn)生一個(gè)DNS請(qǐng)求報(bào)文(應(yīng)用層),將請(qǐng)求傳遞給傳輸層。
2.傳輸層通過(guò)UDP(User Datagram Protocol,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié))或TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協(xié)議)把DNS請(qǐng)求報(bào)文封裝成用戶數(shù)據(jù)報(bào)(UDP)或報(bào)文段(TCP),再傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。
3.網(wǎng)絡(luò)層把傳輸層傳下來(lái)的信息當(dāng)作數(shù)據(jù)部分,加上自己的頭部,將其封裝成IP數(shù)據(jù)報(bào)(如果太長(zhǎng)要切分成IP數(shù)據(jù)報(bào)片),IP數(shù)據(jù)報(bào)的源地址是當(dāng)前主機(jī)IP地址,目的地址是本地域名服務(wù)器的IP地址,通過(guò)ARPAddress Resolution Protocol,地址解析協(xié)議)協(xié)議得到DNS服務(wù)器的MAC址(一說(shuō)是在數(shù)據(jù)鏈路層,注1),然后把IP數(shù)據(jù)報(bào)傳送給數(shù)據(jù)鏈路層。
4.數(shù)據(jù)鏈路層(三個(gè)基本問(wèn)題:封裝成幀,透明傳輸,差錯(cuò)檢測(cè))將網(wǎng)絡(luò)層傳下來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀,以后把數(shù)據(jù)幀通過(guò)以太網(wǎng)傳輸給DNS服務(wù)器(本地域名服務(wù)器)。
5.DNS服務(wù)器再將收到的幀向上傳給傳輸層,得到UDP(TCP)報(bào)文。通過(guò)UDP(TCP)報(bào)文中指定的端口號(hào)傳給DNS應(yīng)用程序。
6.本地域名服務(wù)器收到請(qǐng)求后,查詢本地緩存(高速緩存),如果要解析的域名在當(dāng)前的DNS服務(wù)器中有相應(yīng)的表項(xiàng),DNS服務(wù)器通過(guò)DNS應(yīng)答將得到的IP地址返回給請(qǐng)求的主機(jī)。如果沒(méi)有記錄,本地DNS服務(wù)器還要向上級(jí)的DNS服務(wù)器發(fā)出DNS查詢請(qǐng)求(以DNS客戶的身份向根域名服務(wù)器發(fā)出解析請(qǐng)求,本地域名服務(wù)器向根域名服務(wù)器的查詢采用迭代查詢):(1)根域名服務(wù)器收到請(qǐng)求后,判斷該域名屬于.com域,將對(duì)應(yīng)的頂級(jí)域名服務(wù)器dns.com的IP地址返回給本地域名服務(wù)器。(2)本地DNS服務(wù)器向頂級(jí)域名服務(wù)器dns.com發(fā)出解析請(qǐng)求報(bào)文。(3)頂級(jí)域名服務(wù)器dns.com收到請(qǐng)求后,判斷該域名屬于360doc.com域,故將對(duì)應(yīng)的授權(quán)(權(quán)限)域名服務(wù)器dns.360doc.com的IP地址返回給本地域名服務(wù)器。(4)本地DNS域名服務(wù)器向授權(quán)域名服務(wù)器dns.360doc.com發(fā)起解析請(qǐng)求報(bào)文。(5)授權(quán)域名服務(wù)器dns.360.com收到請(qǐng)求后,將查詢結(jié)果返回本地域名服務(wù)器。(6)本地域名服務(wù)器將查詢結(jié)果保存到本地緩存,同時(shí)返回給客戶機(jī)。

(二)此時(shí)雖然瀏覽器得到對(duì)方的IP地址了,但仍不能發(fā)出請(qǐng)求。 要和對(duì)方服務(wù)器建立一個(gè)TCP(傳輸控制協(xié)議,TCP和UDP同屬傳輸層,但是TCP協(xié)議是個(gè)可靠的面向連接的協(xié)議,要比UDP復(fù)雜的多。TCP更適合要求可靠傳輸?shù)膽?yīng)用。)連接。
建立連接通過(guò)三次握手方法(注2),這里和以下發(fā)送的TCP報(bào)文同樣要傳給下一層:網(wǎng)絡(luò)層。同樣的,IP層給TCP報(bào)文加上IP報(bào)頭,發(fā)送給路由器(假設(shè)主機(jī)和web服務(wù)器不在同一個(gè)網(wǎng)內(nèi)),路由器根據(jù)報(bào)文中的目的IP地址決定下一跳的IP地址和端口。這個(gè)決定需要查詢它自身的路由表(而路由表的維護(hù)需要路由協(xié)議,比如OSPF等)。IP報(bào)文可能通過(guò)多個(gè)路由器的轉(zhuǎn)發(fā),終于到達(dá)了對(duì)方的服務(wù)器。再剝掉IP報(bào)頭遞交給上層。
建立好了TCP連接,以后發(fā)送的數(shù)據(jù)都可以這條可靠的連接傳輸了。和WEB服務(wù)器之間的TCP連接建立成功。就可以發(fā)送請(qǐng)求了。下一步用HTTP協(xié)議請(qǐng)求網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容。WEB服務(wù)器收到請(qǐng)求,就可以將HTTP響應(yīng)信息通過(guò)剛才建立好的TCP連接送回給請(qǐng)求方。

(三)通過(guò)以上過(guò)程的描述我們可以發(fā)現(xiàn),在發(fā)出web請(qǐng)求后所需要的協(xié)議有:
http協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、地址解析協(xié)議、TCP協(xié)議、路由協(xié)議和IP協(xié)議。它們的作用分別是,http協(xié)議:超文本傳送協(xié)議 (HTTP) 是一種通信協(xié)議,它允許將超文本標(biāo)記語(yǔ)言 (HTML) 文檔從Web 服務(wù)器傳送到 Web 瀏覽器。HTML 是一種用于創(chuàng)建文檔的標(biāo)記語(yǔ)言,這些文檔包含到相關(guān)信息的鏈接。您可以單擊一個(gè)鏈接來(lái)訪問(wèn)其它文檔、圖像或多媒體對(duì)象,并獲得關(guān)于鏈接項(xiàng)的附加信息。HTTP工作在TCP/IP協(xié)議體系中的TCP協(xié)議上。
用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP):U D P是一個(gè)簡(jiǎn)單的面向數(shù)據(jù)報(bào)的運(yùn)輸層協(xié)議,進(jìn)程的每個(gè)輸出操作都正好產(chǎn)生一個(gè)U D P數(shù)據(jù)報(bào),并組裝成一份待發(fā)送的I P數(shù)據(jù)報(bào),提供面向事務(wù)的簡(jiǎn)單不可靠信息傳送服務(wù)。
地址解析協(xié)議(ARP):實(shí)現(xiàn)通過(guò)IP地址得知其物理地址。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,每個(gè)主機(jī)都分配了一個(gè)32位的IP地址。為了讓報(bào)文在物理網(wǎng)路上傳送,必須知道對(duì)方目的主機(jī)的物理地址。這樣就存在把IP地址變換成物理地址的地址轉(zhuǎn)換問(wèn)題。就比如以太網(wǎng)環(huán)境,為了正確地向目的主機(jī)傳送報(bào)文,必須把目的主機(jī)的32位IP地址轉(zhuǎn)換成為48位以太網(wǎng)的地址。這就需要在互連層有一組服務(wù)將IP地址轉(zhuǎn)換為相應(yīng)物理地址,這組協(xié)議就是ARP協(xié)議。
路由協(xié)議:路由協(xié)議通過(guò)在路由器之間共享路由信息來(lái)支持可路由協(xié)議。路由信息在相鄰路由器之間傳遞,確保所有路由器知道到其它路由器的路徑??傊酚蓞f(xié)議創(chuàng)建了路由表,描述了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);路由協(xié)議與路由器協(xié)同工作,執(zhí)行路由選擇和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能。
TCP協(xié)議和IP協(xié)議組成一個(gè)體系,即TCP/IP協(xié)議(TCP傳輸控制協(xié)議和IP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議),它由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成, TCP/IP 定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng),以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。協(xié)議采用了4層的層級(jí)結(jié)構(gòu),每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成自己的需求。通俗而言:TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯?wèn)題,一有問(wèn)題就發(fā)出信號(hào),要求重新傳輸,直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡亍6鳬P是給因特網(wǎng)的每一臺(tái)電腦規(guī)定一個(gè)地址。




注1:在OSI模型中ARP協(xié)議屬于鏈路層;而在TCP/IP模型中,ARP協(xié)議屬于網(wǎng)絡(luò)層。
1)ARP分層的位置是TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層
2)ARP報(bào)文是由以太網(wǎng)幀進(jìn)行封裝傳輸?shù)?。沒(méi)有封裝進(jìn)IP包。
3)實(shí)際上,對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口層的以太網(wǎng)幀來(lái)講,它們同樣是幀的上層協(xié)議,當(dāng)收到以太幀 時(shí),根據(jù)幀的協(xié)議字段判斷是送到ARP還是IP。
4)之所以不把它放在數(shù)據(jù)鏈路層,是因?yàn)樗⒉痪邆鋽?shù)據(jù)鏈路層的功能,它的作用是 為數(shù)據(jù)鏈路層提供接收方的幀地地址。 另外,我也建議讀《TCP/IP詳解》卷一里面有 圖,明確它的位置屬于網(wǎng)絡(luò)層(畫的時(shí)候,ARP,RARP畫在IP層稍下端,而ICMP和I GMP畫在IP層的上部,因?yàn)檫@二個(gè)協(xié)議是由IP進(jìn)行封裝的。)
注2:TCP頭部: 其中 ACK   SYN  序號(hào)  這三個(gè)部分在以下會(huì)用到,它們的介紹也在下面。


暫時(shí)需要的信息有:

ACK : TCP協(xié)議規(guī)定,只有ACK=1時(shí)有效,也規(guī)定連接建立后所有發(fā)送的報(bào)文的ACK必須為1

SYN(SYNchronization) : 在連接建立時(shí)用來(lái)同步序號(hào)。當(dāng)SYN=1而ACK=0時(shí),表明這是一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文。對(duì)方若同意建立連接,則應(yīng)在響應(yīng)報(bào)文中使SYN=1和ACK=1. 因此,  SYN置1就表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求或連接接受報(bào)文。


FIN (finis)即完,終結(jié)的意思, 用來(lái)釋放一個(gè)連接。當(dāng) FIN = 1 時(shí),表明此報(bào)文段的發(fā)送方的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢,并要求釋放連接。




三次握手的過(guò)程:

首先由Client發(fā)出請(qǐng)求連接即 SYN=1 ACK=0  (請(qǐng)看頭字段的介紹), TCP規(guī)定SYN=1時(shí)不能攜帶數(shù)據(jù),但要消耗一個(gè)序號(hào),因此聲明自己的序號(hào)是 seq=x

然后 Server 進(jìn)行回復(fù)確認(rèn),即 SYN=1 ACK=1 seq=y, ack=x+1,

再然后 Client 再進(jìn)行一次確認(rèn),但不用SYN 了,這時(shí)即為 ACK=1, seq=x+1, ack=y+1.

然后連接建立,為什么要進(jìn)行三次握手呢(兩次確認(rèn))。



下面是釋放連接的過(guò)程:



當(dāng)客戶A 沒(méi)有東西要發(fā)送時(shí)就要釋放 A 這邊的連接,A會(huì)發(fā)送一個(gè)報(bào)文(沒(méi)有數(shù)據(jù)),其中 FIN 設(shè)置為1,  服務(wù)器B收到后會(huì)給應(yīng)用程序一個(gè)信,這時(shí)A那邊的連接已經(jīng)關(guān)閉,即A不再發(fā)送信息(但仍可接收信息)。  A收到B的確認(rèn)后進(jìn)入等待狀態(tài),等待B請(qǐng)求釋放連接, B數(shù)據(jù)發(fā)送完成后就向A請(qǐng)求連接釋放,也是用FIN=1 表示, 并且用 ack = u+1(如圖), A收到后回復(fù)一個(gè)確認(rèn)信息,并進(jìn)入 TIME_WAIT 狀態(tài), 等待 2MSL 時(shí)間。

為什么要等待呢?

為了這種情況: B向A發(fā)送 FIN = 1 的釋放連接請(qǐng)求,但這個(gè)報(bào)文丟失了, A沒(méi)有接到不會(huì)發(fā)送確認(rèn)信息, B 超時(shí)會(huì)重傳,這時(shí)A在 WAIT_TIME 還能夠接收到這個(gè)請(qǐng)求,這時(shí)再回復(fù)一個(gè)確認(rèn)就行了。(A收到 FIN = 1 的請(qǐng)求后 WAIT_TIME會(huì)重新記時(shí))


另外服務(wù)器B存在一個(gè)保活狀態(tài),即如果A突然故障死機(jī)了,那B那邊的連接資源什么時(shí)候能釋放呢?  就是?;顣r(shí)間到了后,B會(huì)發(fā)送探測(cè)信息, 以決定是否釋放連接。

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