URL访问网站的网络传输全过程

打开浏览器，在地址栏输入URL，回车，出现网站内容。这是咱们几乎天天都在作的事，那这个过程当中究竟是什么原理呢？HTTP、TCP、DNS、IP这些耳熟能详的名词都在何时起着什么做用呢？在这里总体梳理一遍。

整个过程基本分作下面几个部分：

一、域名解析成IP地址；
二、与目的主机进行TCP链接（三次握手）；
三、发送与收取数据；
四、与目的主机断开TCP链接（四次挥手）；
下面分别进行详细说明。

域名解析成IP地址
首先说什么是域名解析？

咱们在浏览器地址栏中输入的都是相似“www.baidu.com”、“www.qq.com”等等容易记忆的英文域名，但这些字母你直接交给整个网络线路去寻找目的主机找获得吗？找不到，由于每一个主机在网络中的位置都是以IP标识的，IP才是主机在网络中的位置，域名只是为了方便用户记忆而已，这就要求浏览器可以识别域名而且将其转化为对应的IP地址。

因此浏览器会有一个DNS缓存，其中记录了一些域名与IP的对应关系，供浏览器快速查找须要的IP。可是这个DNS缓存不可能存下全部的域名-IP地址，况且IP地址有时候还会变化，所以当在DNS缓存中没有找到的时候，就要先向DNS服务器请求域名解析，咱们常听到的DNS服务器很大的做用就是进行域名解析。

值得一提的是，DNS域名解析时用的是UDP协议。

整个域名解析的过程以下：

一、浏览器向本机DNS模块发出DNS请求，DNS模块生成相关的DNS报文；
二、DNS模块将生成的DNS报文传递给传输层的UDP协议单元；
三、UDP协议单元将该数据封装成UDP数据报，传递给网络层的IP协议单元；
四、IP协议单元将该数据封装成IP数据包，其目的IP地址为DNS服务器的IP地址；
五、封装好的IP数据包将传递给数据链路层的协议单元进行发送；
六、发送时在ARP缓存中查询相关数据，若是没有，就发送ARP广播（包含待查询的IP地址，收到广播的主机检查本身的IP，符合条件的主机将含有本身MAC地址的ARP包发送给ARP广播的主机）请求，等待ARP回应；
七、获得ARP回应后，将IP地址与路由的下一跳MAC地址对应的信息写入ARP缓存表；
八、写入缓存后，以路由下一跳的地址填充目的MAC地址，以数据帧形式转发；
九、转发可能进行屡次；
十、DNS请求到达DNS服务器的数据链路层协议单元；
十一、DNS服务器的数据链路层协议单元解析数据帧，将内部的IP数据包传递给网络层IP协议单元；
十二、DNS服务器的IP协议单元解析IP数据包，将内部的UDP数据报传递给传输层UDP协议单元；
1三、DNS服务器的UDP协议单元解析收到的UDP数据报，将内部的DNS报文传递给DNS服务单元；
1四、DNS服务单元将域名解析成对应IP地址，产生DNS回应报文；
1五、DNS回应报文->UDP->IP->MAC->个人主机；
1六、个人主机收到数据帧，将数据帧->IP->UDP->浏览器；
1七、将域名解析结果以域名和IP地址对应的形式写入DNS缓存表。
其中提到了一个ARP的概念，相似于DNS将域名翻译成IP，ARP则是将IP翻译成MAC地址，咱们知道了IP后，须要经过主机的MAC地址来更具体的找到主机。一样的也有一个ARP缓存，其中存储了一些IP与MAC地址的对应关系，若是缓存中找不到，就会进行广播来查找MAC地址，收到广播的主机会检查本身的IP是不是待查找的IP，是的话就返回本身的MAC地址。

若是作开发，每每还会接触到端口这个概念，那端口是什么呢？这里是指TCP/IP协议中的端口，端口号的范围从0到65535，好比用于浏览网页服务的80端口，用于FTP服务的21端口等等，都有一些固定的端口号，被占用后就不能被别的服务拿来传输数据了。

与目的主机进行TCP链接（三次握手）
获得域名对应的IP地址后，也就表示能够将数据送达目的主机了，这时候才开始咱们常说的三次握手创建链接。

HTTP的请求时使用TCP进行传输的，能够保证可靠传输，而且有序，而TCP是有链接的传输，也就是在传输数据以前，会创建个人主机与目的主机之间的链接，而后才能传输数据，传输完成后，还有断开链接。这也就是TCP的三次握手和四次挥手，大体过程以下图所示：

具体的三次握手创建链接的过程以下表述，其中数据包的传输过程相似上文请求DNS服务器时的过程，就简单的表示一下：

一、向目的主机发送TCP链接请求报文；
二、该TCP报文中SYN标志位设为1，表示链接请求；
三、该TCP报文经过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
四、目的主机收到数据帧，经过IP->TCP，TCP协议单元回应请求应答报文；
五、该报文中SYN和ACK标志设为1，表示链接请求应答；
六、该TCP报文经过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->个人主机；
七、个人主机收到数据帧，经过IP->TCP，TCP协议单元回应请求确认报文；
八、该TCP报文经过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
九、目的主机收到数据帧，经过IP->TCP，链接创建完成。
三次握手的过程就是一去一回一去，互相确认一下，就创建链接啦。这个过程当中任何一个报文出错或者超时，都要进行重传。

发送与收取数据
如上所说，只有创建链接后才能开始传输数据，数据其实有多种传输方式，好比分段啊分组啊分时啊等等。而一个数据包的传输过程以下所示，以HTTP的GET方法请求为例：

一、浏览器向域名发出GET方法报文；
二、该GET方法报文经过TCP->IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
三、目的主机收到数据帧，经过IP->TCP->HTTP，HTTP协议单元会回应HTTP协议格式封装好的HTML形式数据；
四、该HTML数据经过TCP->IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->个人主机；
五、个人主机收到数据帧，经过IP->TCP->HTTP->浏览器，浏览器以网页形式显示HTML内容。
其余的HTTP方法在传输数据时方法都相似，只是所携带的内容不一样。

与目的主机断开TCP链接（四次挥手）
数据传输完成后须要断开链接，与创建时不一样，断开链接须要多一次，有四次挥手，至于为何，看完过程咱们再讲。

这里再把图拿过来帮助理解：

过程以下：

一、浏览器向目的主机发出TCP链接结束请求报文，此时进入FIN WAIT状态；
二、该报文FIN标志位设为1，表示结束请求；
三、TCP结束请求报文经过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
四、目的主机收到数据帧，经过IP->TCP，TCP协议单元回应结束应答报文；
五、当前只是进行回应，由于目的主机可能还有数据要传，并不急着断开链接；
六、该报文中ACK标志位设为1，表示收到结束请求；
七、目的数据发送完全部数据后，向个人主机发出TCP链接结束请求报文；
八、该报文FIN标志位设为1，表示结束请求；
九、TCP结束请求报文经过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->个人主机；
十、个人主机收到数据帧，经过IP->TCP，TCP协议单元回应结束应答报文，此时进入TIME WAIT状态，由于不相信网络是可靠的，若是目的主机没收到还能够重发；
十一、该报文中的FIN标志位均设为1，表示结束应答；
十二、该TCP回应报文经过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
1三、目的主机关闭链接；
1四、TIME WAIT等待结束后，没有收到回复，说明目的正常关闭了，个人主机也关闭链接。
这里的过程是以个人主机主动发起结束请求开始的，实际上也能够由目的主机主动发起，那么过程就会跟上面相反，但细节差很少。

FIN_WAIT状态是主动发起请求时等待确认信息，而TIME_WAIT状态是收到结束请求后发送确认信息后等待看是否须要重发。

如今来讲说为何断开链接时须要四次挥手呢？由于创建链接时目的主机能够直接发送SYN（同步）+ACK（应答）报文。而当断开时，目的主机收到FIN后可能还有数据要发，并不必定直接断开，因此先发送一次应答，告知个人主机收到了请求，等确认全部数据都发完了，再发送FIN，同时等待个人主机应答，这里的FIN和ACK就不能一块儿发送，因此须要四次。

结
以上就是URL访问网站时的网络传输全过程，概括起来就是：

首先要经过域名找到IP，若是缓存里没有就要请求DNS服务器；获得IP后开始于目的主机进行三次握手来创建TCP链接；链接创建后进行HTTP访问，传输并获取网页内容；传输完后与目的主机四次挥手来断开TCP链接。 ---------------------