22张图详解浏览器请求数据包如何到达web服务器（搞懂网络可以毕业了）

浏览器的请求数据包如何到达web服务器？

很多读者对于其中的完整流程不是特别的了解，下面一口君通过这22张图，详细的讲解我们点击浏览器的网址之后，数据包是如何经过重重险阻到达web server的。

1. LAN网络中的用户要访问位于远程网络中的服务器存储的网页。用户首先激活网页上的链接。

如果该域名对应的IP地址本地已经缓存，就直接访问该地址的80端口或者8080端口；如果没有缓存，那么浏览器会发出DNS请求给DNS服务器，获得该域名对应的IP地址。

获得地址后，浏览器会通过socket首先向服务器发送三次握手，建立起TCP连接。

1. 浏览器发出HTTP Get请求。应用层添加第7层报头，用于标识应用程序和数据类型。
   
   数据区需要按照HTTP协议填充对应数据，格式参考RFC2616。
   
   

2. 传输层标识上层服务是万维网(WWW)客户端。然后，传输层将此服务与TCP协议相关联并分配端口号。它使用随机选择的与此所建回话相关联的源端口（12345），目的端口（80）与www服务相关联。
   
   进行网络通信的进程必须绑定一个端口号，该端口号用于区分网络通信的进程。一个端口号只能被1个进程绑定。

   通常web服务器的端口号为80,8080。
   
   

3. TCP还发送确认号，告知www服务器期待接收的下一TCP数据短的序列号，序列号将指示此数据段在一系列相关数据段中所处的位置。此外还会根据建立会话的需要适当设置标志。
   
   该序列号非常有用，TCP要保证数据正确到达对方，并且对方要能够让数据有序重组，重组的依据就是这个序列号。
   
   

4. 网络层构建IP数据包，以便标识源主机和目的主机。就目的地址而言，客户端主机使用主机表中缓存的www服务器主机名关联的IP地址。而原地址则使用本机的IPv4地址。网络层还标识出此数据包中封装的上层协议为TCP数据段。
   
   

6.数据链路层参照地址解析协议(ARP)缓存来确定与路由器B接口关联的MAC地址，该接口被制定为默认网关。然后，它使用此地址构建以太网II帧，通过本地介质传输IPv4数据包。该帧中使用笔记本电脑的MAC地址作为源MAC地址，使用路由器B的Fa0/0接口的MAC地址作为目的MAC地址。

1. 该帧的类型字段中还使用值0800指示IPv4上层协议。该帧以前导码和帧首（SOF）指示符开始，以帧尾帧校验序列中用于产错校验的循环冗余校验（CRC）结束。然后，它使用CSMA/CD来控制将帧放置到介质上的过程。
   
   

2. 物理层开始将帧逐位编码到介质中。路由器A和服务器之间的网段是10Base-T网段；因此，对此比特编码时使用的是曼彻斯特差分编码。路由器B会缓冲收到的比特。

   10BASE－T是双绞线以太网。

1. 路由器检查前导码和SOF中的比特位，查找表示帧开始位置的连续两个1的比特位。然后，路由器B开始缓存这些比特，作为重建帧的一部分。收到整个帧之后，路由器B生成帧的CRC。然后将此与帧结束位置的FCS进行对比，确定接收的帧完整无缺。当确认该帧未损坏时，再比对帧中的目的MAC地址和接口（Fa0/0）的MAC地址。如果二者相符，则删除帧头并将数据包向上传送到网络层。
   
   

2. 网络层将数据包的目的IPv4地址与路由表中的路由进行比对。找到与下一跳出接口S0/0/0相关联的符合项。然后将路由器B中的数据包传送到S0/0/0接口的电路。

路由器值会查看数据包的IP层信息，并根据目的IP地址来查找路由表，路由器是搭建网路最重要的一个设备，用来连接不同的网络。

网络搭建好之后，每个路由器中都要提前建立好到各个网段的路由。通常路由条目由动态路由协议RIP、OSPF来动态创建。

11.路由器B创建PPP帧，通过WAN传输数据包。PPP报头中添加了01111110二进制标志，表示帧的开始位置。然后添加地址字段1111111,表示广播（意思是“发送到所有站点”）。由于PPP是点对点协议，用作两个节点之间的直接链路，所以此字段没有实际意义。

路由器的所有接口地址都不能处于同一网段，一般一个出接口连接一个独立的网段。

路由器和路由器之间两个网口传输数据一般用PPP协议。

1. 此外还包括值为0021(十六进制）的协议字段，表示封装的是IPv4数据包。帧尾以帧校验序列中用于差错校验的循环冗余校验结束。值为01111110的二进制标志表示PPP帧的结束位置。
   
   

2. 由于两台路由器之间已经建立了电路和PPP会话，因此物理层开始将帧逐位编码到介质中。接收路由器（路由器A)会缓冲收到的比特。比特的表示类型和编码类型取决于使用的WAN技术的类型。
   
   

3. 路由器A检查标志中的比特，确定帧的开始位置。然后，路由器A开始缓存这些比特，作为重建帧的一部分。按照帧尾中的标志所示收到整个帧之后，路由器A生成帧的CRC。然后将此与帧结束位置的FCS进行比对，确定接收的帧完整无缺。当确认该帧未损坏时，则删除帧头并将数据包向上传送到路由器A的网络层。
   
   

4. 网络层将数据包的目的IPv4地址与路由表中的路由进行比对。找到直接连接到接口Fa0/0的匹配项。然后，将路由器A中的数据包传送到Fa0/0接口的电路。
   
   

5. 数据链路层参照路由器A的ARP缓存来确定Web服务器接口关联的MAC地址。然后，它使用此MAC地址构建以太网Ⅱ帧，通过本地介质将IPv4数据包传输到服务器。该帧中使用路由器A的fa0/0接口的MAC地址作为源MAC地址，使用服务器的MAC地址作为目的MAC地址。该帧的类型字段中还使用值0800指示IPv4上层协议。该帧以前导码和帧首(SOF)指示符开始，以帧尾帧校验序列中用于差错校验的循环贰余校验结束。然后，它使用CSMA/CD来控制将帧放置到介质上的过程。

CSMA/CD即载波侦听多路访问/冲突检测，是广播型信道中采用一种随机访问技术的竞争型访问方法，具有多目标地址的特点。

1. 物理层开始将帧逐位编码到介质中。路由器A和服务器之间的网段是100Base-T网段；因此，对比特编码时使用的是4B/5B编码。服务器会缓冲收到的比特。
   
   

2. Web服务器检前导码和SOF中的比特位，查找表示帧开始位置的连续两个1的比特位。然后，服务器开始缓存这些比特，作为重建帧的一部分。收到整个帧之后，服务器生成帧的CRC。然后将此与帧结束位置的FCS进行比对，确定接收的帧完整无缺。
   
   

3. 当确认该帧未损坏时，再比对帧中的目的MAC地址与服务器网卡的MAC地址。如果二者相符，则删除帧头并将数据包向上传送到网络层。
   
   

4. 网络层检查数据包的目的IPv4地址，确定目的主机。由于此地址与其自身的IPv4地址相符，因此服务器处理该数据包。网络层标识出上层协议是TCP,并将包含的数据段传送到传输层的TCP服务。
   
   

5. 服务器的传输层检查TCP数据段，确定数据段中包含的数据所属的会话。此操作通过检查源端口和目的端口来完成。唯一的源端口和目的端口标识与Web服务器服务的现有会话。使用序列号按照正确的顺序放置此数据段，向上发送到应用层。

前面说过一个端口只能被一个进程绑定，所以该数据只会传送给web服务器进程，而不会被其他进程截获。

1. 在应用层，HTTP Get请求传送到Web服务器服务（httpd)。然后，该服务可以确定对请求做出的响应。
   
   

   实际的网络环境中，服务器直接连接的路由器A和本地路由器B之间可能连接了非常多的网络设备，比如卫星、网桥、光纤等，这些设备的组网会更加复杂，涉及到的网络协议也更多。所有这些基础网络设施都由运营商建设，造价特别的昂贵，如果没有中兴、华为大力发展网络设备，我们基本不可能用如此低的价格来上网冲浪，也不会诞生美团、支付宝、微信、抖音这些互联网公司。相信随着5G的普及，未来会有更多的中国本土的新兴互联网公司。

   本例虽然组网基础相对简单，但是万变不离其宗，基本原理一致。网络博大精深，在实际开发产品中应用非常广泛，后面一口君还会陆续发布关于网络的文章，敬请关注。