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输入网址到显示，期间经历哪些过程？

1. HTTP：URL解析
2. DNS：域名解析
3. 操作系统协议栈
4. 可靠传输TCP
5. 远程定位IP
6. 两点传输MAC
7. 出口网卡
8. 交换机
9. 路由器

HTTP：URL解析

浏览器第一步工作就是要对输入的URL进行解析，从而确定发送给Web服务器的请求信息。

关于HTTP，可以看以下文章(由于无法给链接，关于以下文章可以私信我获取具体地址)：

1. HTTP基础知识
2. HTTP/1.1优化
3. TLS握手
4. HTTPS优化
5. HTTP/2

DNS：域名解析

在进行完URL解析以后，需要通过DNS域名解析获取服务器的IP。

关于DNS，可以看以下文章：

• IP相关协议

操作系统协议栈

通过DNS获取到IP以后，就可以将传输工作交给操作系统协议栈。

应用程序（浏览器）通过调用Socket库来委托操作系统协议栈工作。协议栈大体分为两部分：

• 上半部分：负责接收和发送数据的TCP和UDP协议
• 下半部分：用于控制网络包收发操作的IP协议

IP协议中还包含ICMP协议（告知网络传输过程中产生的错误和控制信息）和ARP协议（获取MAC地址）。

IP下面的网卡驱动程序负责控制网卡硬件，网卡负责实际的收发操作（对网线中的信号执行收发）。

可靠传输TCP

由于HTTP的传输层协议是TCP，因此我们还需要借助TCP的帮助，通信的双方需要建立TCP连接。

关于TCP，可以看以下文章(由于无法给链接，关于以下文章可以私信我获取具体地址)：

1. TCP三次握手
2. TCP四次挥手
3. TCP重传
4. TCP滑动窗口
5. TCP流量控制
6. TCP拥塞控制
7. 网络显形TCP三次握手
8. TCP连接队列
9. TCP性能优化

远程定位IP

TCP在执行数据传输的时候会委托IP模块将数据封装成网络包发送给通信对象。

通过上图可以看出，IP协议里面需要有源IP地址和目的IP地址，由于HTTP是TCP传输，所以在IP首部中的协议后为0x06（表示TCP）。

客户端有多个网卡，源IP地址如何选择？

如果客户端有多个网卡（多个源IP地址），此时需要根据路由表规则来进行网卡（源IP地址）的选择。

# linux中查看路由表 route -n

具体的选择步骤如下：

1. 将目标地址与路由表中的子网掩码进行与运算，算出来的结果如果和路由中的Destination一致，就是该路由对应的网卡的IP地址作为源IP地址
2. 在路由表中有一条特殊的路由，目标地址和子网掩码都是0.0.0.0（表示默认网关，Gateway即路由器的IP地址），如果其他路由都无法匹配，就会自动匹配。

两点传输MAC

在IP头部生成以后，需要在IP头部的前面加上MAC头部。

MAC包头里需要发送方的MAC地址和接收方的MAC地址，在TCP/IP通信中，协议类型只有两种：

• 0800：IP协议
• 0806：ARP协议

关于ARP如何获取接收方MAC地址，可以看以下文章：

• IP相关协议

如何查看MAC地址缓存

arp -a

ARP缓存大体有三部分组成：

• IP地址
• MAC地址
• 网口名称

出口网卡

网络包只是内存中的一串二进制信息，无法直接发送给对方。需要网卡将数字信息转化为电路信号才能在网线上进行传输。

控制网卡需要借助网卡驱动程序，网卡驱动程序从IP层获取到包以后，会将其复制到网卡内的缓冲区，接着会在其开头加上报头和起始帧分界符，在末尾加上用于检测错误的帧校验序列。

数据包封装好以后，网卡会将包转换成电信号通过网线发出去。

交换机

交换机是二层网络设备，目的是用来将数据包原样的转发至目的地。

交换机的端口没有MAC地址。

交换机中有MAC地址表，MAC地址表主要包含两个信息：

• 设备的MAC地址
• 设备连接在交换机的哪个端口上

交换机的包接收操作

1. 网线中的电信号到达交换机的网线接口，交换机收到电信号以后，会将电信号转换成数字信号
2. 通过包尾的FCS校验，如果校验通过则放入缓冲区
3. 将包放入缓冲区后，需要查询一下包的接收方的MAC地址是否在交换机中的MAC地址表中
4. 如果MAC地址表中有匹配的记录，就通过交换电路将包发送到记录上的端口中。

MAC地址表中没有如何处理？

MAC地址表中如果没有对应的MAC地址，交换机就无法判断将数据包转发至端口，此时交换机会将数据包发送至除源端口以外的所有端口上。端口上的设备收到数据包以后，如果自己的MAC地址与数据包中的相符，就会接收该数据包，并作出响应，只要返回了响应，交换机就可以将它写入MAC地址表，下次就不需要将包发送至所有端口了。

如果接收方是一个广播地址，交换机还是会把包发送至除源端口以外的所有端口。

路由器

数据包在经历过交换机以后，顺利抵达了路由器，在路由器上会被转发到下一个路由器或目标设备。

路由器是三层网络设备的各个端口都有MAC地址和IP地址。

路由器的收发流程

1. 路由器的端口收到电信号后，会将电信号转发给数字信号
2. 路由器对包末尾的FCS进行错误校验
3. 校验如果没有问题就检查MAC头部中的接收方MAC地址是否和自己的一致，如果是就放到接收缓冲区，否则就直接丢弃这个包
4. 路由器接收到包以后，就会去掉包中的MAC头部
5. 路由器会根据IP头部中的内容进行包的转发操作，路由器会根据路由表寻找下一跳的路由
6. 找到匹配的路由以后，会根据路由表项中的Gateway列来判断对方的地址
7. 如果网关是一个IP地址，则这个IP地址就是我们要转发的目标地址（此时还未到达终点，需要路由器继续转发）
8. 如果网关为空，则IP头部中的接收方IP地址就是最终的目标地址

确定完目标IP地址以后，又会通过ARP确定MAC地址，最终将封装数据包（IP层的目标IP不会发生变化）发送出去。在整个数据包转发过程中可以看出源IP和目标IP始终不会变化，但MAC地址一直是在变化的。

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