在华中科技大学校园网下,在IE输入www.taobao.com之后的过程详解
1.本地过程
- 若DNS缓存中没有相关数据,则IE浏览器先向DNS服务器发出DNS请求;
DNS:域名系统,有DNS的地方就有缓存,作为域名和IP地址相互隐射的一个分布式数据库,能使用户方便访问互联网而不用直接读取IP数串
这一过程的目的是获取www.taobao.com这个域名所对应IP地址;
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
DNS模块将生成的DNS报告传递给传输层中的UDP协议单元
user datagram protocol是开放式系统互联模型中一种无连接的传输层协议,全称是用户数据报协议,同熟知的TCP传输控制协议一样,UDP协议直接位于网际协议IP协议的顶层,提供向失误的简单不可靠信息传送服务
- UDP协议单元将该数据封装成IP数据包,传递给网络层的IP协议单元
IP协议定义在网络层,是为了计算机网络相互链接进行通信而设计的协议,规定了在网络上进行通信时遵守的规则,例如IP数据包组成,路由器如何将IP数据包发送到目的主机等
IP协议单元将该数据封装成IP数据包,其中的IP地址为DNS服务器的IP地址
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
发送时如果ARP缓存中没有相关数据,则发送ARP广播请求,等待ARP回复
ARP缓存表每台主机中都有着一张ARP表,记录着主机的IP地址和MAC地址的对应关系,ARP协议是工作在网络层的协议,它负责将IP地址解析为MAC地址
- 得到ARP回复以后,将IP地址和路由下一条MAC地址对应的信息写入APR缓存表
MAC地址表:交换机根据MAC地址表转发数据帧,在交换级中有一张记录着局域网主机MAC地址与交换机接口对应关系的表,交换机根据这张表负责将数据帧传输到指定的主机上
写入缓存以后,以路由下一跳地址填充目的MAC地址,并以数据帧形式转发
这个转发过程可能会进行多次,这取决于DNS服务器在校园网中的位置
DNS请求被发送到DNS服务器的数据链路层协议单元
数据库链路层介于物理层和网络层中间,将源于网络层的数据可靠的传输到相邻节点的目标机网络层
DNS服务器的数据库链路层协议单元解析收到的数据帧,将其内部所含有 的IP数据包传递给网络层IP协议单元
DNS服务器的IP协议单元解析收到的数据包,将其内部所含有的UDP数据传递给传输层中的UDP协议单元
DNS服务器中的UDP协议单元解析收到的UDP数据包,将其内部的DNS报文传递给该服务器上的DNS服务单元
DNS服务单元收到DNS请求,将域名解析为对应的IP地址,产生DNS回应报文
所有应用层报文必须通过传输层/网络层和数据链路层.因此在以下的叙述中,我将简化这一过程的叙述,简化形式如下
单箭头表示为本机内部传递,双箭头为网络上的发送DNS回应报文→UDP→IP→MAC→→请求域名解析的主机；
请求域名解析的主机手打数据帧,该数据帧→IP→UDP→DNS→IE浏览器
将域名解析的结果以域名和IP地址对应的形式写入DNS缓存表
2.IE浏览器与www.taobao.com建立TCP连接:TCP建立连接的三次握手
IE浏览器向www.taobao.com发出TCP连接请求报文
该请求TCP报文中的SYN标志位被设置为1，表示连接请求；该TCP请求报文→IP(DNS)→MAC(ARP)→→校园网关→→www.taobao.com主机；
该TCP请求报文经过IP层时，填入的目的IP地址就是上面DNS过程获得的IP地址；
经过数据链路层时，若MAC地址不明，还要进行上面所叙述的ARP过程；
www.taobao.com收到的数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应请求应答报文；
该请求应答TCP报文中的SYN和ACK标志位均被设置为1，表示连接请求应答；
该TCP请求应答报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→请求主机；
请求主机收到数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应请求确认报文；
该请求应答TCP报文中的ACK标志位被设置为1，表示连接请求确认；
该TCP请求确认报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→www.taobao.com主机；
www.taobao.com收到的数据帧→IP→TCP，连接建立完成；
在这个过程中，任何一个报文出错或超时，都要进行重传；
这个过程被称为TCP建立连接的三次握手。
3.IE浏览器开始HTTP访问过程
IE浏览器向www.taobao.com发出HTTP-GET方法报文；
该HTTP-GET方法报文→TCP→IP→MAC→→校园网关→→www.taobao.com主机；
www.taobao.com收到的数据帧→IP→TCP→HTTP，HTTP协议单元会回应HTTP协议格式封装好的HTML超文本形式数据；
HTTP-HTML数据→TCP→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→请求主机；
请求主机收到的数据帧→IP→TCP→HTTP→IE浏览器，浏览器会以网页形式显示HTML超文本，就是我们所看到的网页。
4.断开TCP连接:TCP断开连接的四次握手
- IE浏览器向www.taobao.com发出TCP连接结束请求报文；
- 该请求TCP报文中的FIN标志位被设置为1，表示结束请求；
- 该TCP结束请求报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→www.taobao.com主机；
- www.taobao.com收到的数据帧→IP→TCP，+ + TCP协议单元会回应结束应答报文；
- 该结束应答TCP报文中的FIN和ACK标志位均被设置为1，表示结束应答；
- 该TCP结束应答报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→请求主机；
- 这个过程需要双向进行,因此www.taobao.com主机也会按上述流程再做一次,整个过程被称为断开连接的四次握手
