[网络协议]浏览器输入一个URL之后，都发生了什么（详细讲解）

学习目标：

目标：掌握网络知识

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本文内容：详解浏览器输入一个URL之后，都发生了什么

1.前置知识

想要了解浏览器输入一个URL之后都发生了什么，我们要先认识以下几个知识

1.1 TCP/IP五层模型

在这里简单介绍一下TCP/IP的五层模型
TCP/IP是一组协议的代名词，他还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇

TCP/IP通讯协议采用了5层 的层次结构，每一层都呼叫他的下一层所提供的的网络来完成自己的需求，主要分为一下五层

• 物理层: 负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的 的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理 层.
• 数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网 线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校 验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.
• 网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.
• 传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机 发送到目标主机.
• 应用层: 负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等.

1.2 DNS协议

什么是DNS协议？

DNS(域名系统)协议是一个应用层协议，可以将域名和IP地址相互映射的以层次结构分布的数据库系统，简单来说就是域名和ip之间相互转换的协议。

什么是域名？

比如www.baidu.com ，就是我们经常用的百度的域名，域名主要是为了人们方便记忆而设置的，而在网络传输中，是通过ip寻找主机的而不是域名，所以每一个域名都会对应一个ip ，我们可以通过ping的方式来获取到域名对应的ip：

其中14.215.177.38就是百度的域名对应的ip地址，ping 的时候使用ip地址和使用域名会有同样的效果

1.3 ARP协议

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到局域网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址(MAC)；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

1.4 NAT技术

NAT是路由器使用的一种技术，NAT能够将私有ip对外通信是转为全局ip，也就是一种将私有ip和全局ip相互转换的一种技术，可以很好地解决ip地址数量不够的问题。
对于NAT还存在着一个问题，就是当同一局域网内，有多个主机都访问同一外网服务器，那么对于服务器返回的数据中，目的ip都是相同的，那么NAT路由器如何判断这个数据包发送给局域网的那个主机？
为了解决这个问题又有了新技术就是NAPT技术，NAPT技术使用ip+端口来建立这个关联关系

2. 输入URL，发送请求流程

2.1域名解析

在浏览器输入一个URL之后，第一步就是基于DNS域名转IP协议获取到请求的IP也就是目的IP

2.2封装

得到了目的IP之后，就要对请求的数据进行封装，封装是时从上到下进行封装，封装的顺序就是应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

1. 应用层：
   当发送一个请求时，第一步封装就是在应用层，在应用层中，会根据应用层的HTTP协议将请求封装成HTPP格式，然后将封装好的数据交给传输层进一步封装
2. 传输层：
   传输层得到应用层封装好的数据之后，传输层基于TCP协议进一步封装，在原有的数据中加上源端口和目的端口，然后发送给网络层
3. 网络层：
   网络层得到传输层的数据之后，基于IP协议继续封装，加上源IP和目的IP，然后发送给数据链路层
4. 数据链路层：
   得到网络层的数据之后基于以太网帧封装，加上帧头和帧尾，其中包含源MAC和目的MAC
5. 物理层：
   将封装好的数据包通过硬件设备传输

封装的时候时不知道MAC地址的，获取方式就是使用ARP地址解析协议，首先查看目的主机和源主机是否在同一网段，将目的IP和子网掩码按位相与得到网段，如果在同一网段就直接通过ARP获取目的MAC，如果不在同一网段就将数据交给网关处理，使用APR查找网关的MAC，目的MAC就是网关的MAC

2.3分用

网关得到数据报之后先进行从下到上分用

1. 数据链路层
   在数据链路层解析出数据帧，剥离帧头帧尾，取出IP数据报交给网络层
2. 网络层
   网络层拿到网络层数据报之后，再解析，去掉网络层协议报头，再交给传输层
3. 传输层
   传输层得到传输层协议报之后，解析，去除传输层包头，交给应用层
4. 应用的得到应用层数据报之后，解析应用层数据包，得到请求内容

分用完成之后，继续封装，这次封装时，进行以下操作

1. 要修改源IP、源端口、源MAC、目的MAC
2. 然后基于NAPT技术，将局域网IP，端口修改为公网IP，端口
3. 基于路由技术，在路由表中查询下一跳设备IP
4. 在通过ARP查找MAC地址

2.4 响应

在路途中经过的设备，都需要经过以上的封装和分用，最后一步将请求消息成功交给目的主机后，先分用，然后交给目的端口对应的应用程序处理响应
当应用时tomcat时：首先解析HTTP请求，然后判断URL请求的时静态资源还是动态资源

1. 当请求资源时静态资源时，直接返回静态的响应数据
2. 当请求时servlet时，首先将HTTP协议数据封装为HTTPServletRequest，然后调用service()方法,调用子类重写的doXXX()方法
3. 执行完毕之后，tomcat将HTTP响应基于HTTPServletResponse封装
4. 返回响应，从上到下封装，然后返回响应给请求的主机