HTTP協議簡介/數據包封裝/三次握手/DNS解析

1.瀏覽器背後的故事

解釋：
打給小紅，由姓名的代號來記錄， 小紅就是域名，電話號就是IP地址，共同語言（比如英語，漢語這些）就是HTTP協議
渲染：
瀏覽器收到的是莫名其妙的報文，所以瀏覽器要進行渲染再給用戶。 根據html文件描述相對應的數學模型 ，要用我們瀏覽器的各個零部件，從而將網頁的源代碼js，css，這些轉爲圖像和文字。

2.HTTP

◆超文本傳輸協議(HTTP)是一種通信協議，它允許將超文本標記語言(HTML)文檔從Web服務器傳送到客戶端的瀏覽器
是用來在網頁之間傳遞html的規則

傳輸超文本的協議
A按照協議把超文本遞給B，A和B遵守着這種規則
超文本：超級文本，在文本內容中有鏈接，點擊鏈接就可以跳轉到其他頁面。

HTTP是一個屬於應用層的面向對象的協議，由於其簡捷、快速的方式，適用於分佈式超媒體信息系統。它於1990年提出，經過幾年的使用與發展，得到不斷地完善和擴展
歷史：
1990底，tim發明了url， http， 表達信息的語言html，通過這些實現了一個服務器和瀏覽器
然後萬維網經歷了發展快速又混亂的幾年，很多公司做了擴展但是都不能兼容，有一個團隊結合多方發表了HTTP1.0，在0.9的基礎上做了大量的改進。

特點：
0.9版本：只有get技能，只能傳遞html格式的字符串，每個http請求都是短鏈接
1.0版本：post，狀態碼，緩存，重定向等都有了
1.1版本：connect，持久連接，管道機制，是目前最常用的版本

QUIC協議：傳輸層的協議，谷歌在2013年提出，減少TCP通信的延遲和開銷，採用了UDP這種不大可靠的做基礎，做了大量改進，想把TCP，UDP二者合一

Web與HTTP
◆WEB是一種基於超文本和HTTP的、全球性的、動態交互的、跨平臺的分佈式圖形信息系統
◆建立在Internet 上的一種網絡服務，爲瀏覽者在Internet上查找和瀏覽信息提供了圖形化的、易於訪問的直觀界面，其中的文檔及超級鏈接將Internet.上的信息節點組織成一個互爲關聯的網狀結構

3.透過TCP/IP看HTTP

◆HTTP協議是構建在TCP/IP協議之上的，是TCP/IP協議的一個子集
◆爲了更好的理解HTTP協議，我們先了解一下 TCP/IP的相關知識。

TCP/IP協議族
◆TCP/IP協議其實是一系列與互聯網相關聯的協議集合起來的總稱（規則）
◆封層管理是TCP/IP協議的特徵
應用層
◆應用層一般是我們編寫的應用程序，決定了向用戶提供的應
用服務。應用層可以通過系統調用與傳輸層進行通信。
如: FTP、DNS、HTTP等。

傳輸層.
◆傳輸層通過系統調用嚮應用層提供處於網絡連接中的兩臺計算機
之間的數據傳輸功能。
◆在傳輸層有兩個性質不同的協議:TCP（面向連接， 可靠效率低）和UDP（無連接，不可靠效率高）。

網絡層
網絡層用來處理在網絡上流動的數據包，數據包是網絡傳輸的最小數據單位。該層規定了通過怎樣的路徑(傳輸路線)到達對方計算機，並把數據包傳輸給對方。（在衆多路徑中選擇一條路徑）

鏈路層（又名數據鏈路層，網絡接口層）

用來處理連接網絡的硬件部分。包括控制操作系統、硬件的設備驅動、NIC（ Network Interface Card，網絡適配器，即網卡），及光纖等物理可見部分（還包括連接器等一切傳輸媒介）。

4.數據包的封裝過程

應用程序的數據在發佈到網絡之前，從上往下傳遞，每層協議都會在上層協議的基礎上加上自己的頭部信息。鏈路層還會加上尾部信息，實現封裝。
發送端發送數據時，數據會從上層傳輸到下層，且每經過一層都會被打上該層的頭部信息。而接收端接收數據時，數據會從下層傳輸到上層，傳輸前會把下層的頭部信息刪除

利用 TCP/IP 協議族進行網絡通信時，會通過分層順序與對方進行通信。
發送端從應用層往下走，接收端則往應用層往上走。
我們用 HTTP 舉例來說明：
1.首先作爲發送端的客戶端在應用層（通過HTTP 協議）發出一個想看某個 Web 頁面的 HTTP 請求。
2.接着，爲了傳輸方便，在傳輸層（TCP 協議）把從應用層處收到的數據（就是HTTP 請求報文）進行分割，並在各個報文上打上標記序號及端口號後轉發給網絡層。
3.在網絡層（通過IP 協議），增加作爲通信目的地的 MAC 地址後轉發給鏈路層。這樣一來，發往網絡的通信請求就準備齊全了。
4.接收端的服務器在鏈路層接收到數據，按序往上層發送，一直到應用層。當傳輸到應用層，才能算真正接收到由客戶端發送過來的 HTTP請求

發送端在層與層之間傳輸數據時，每經過一層時必定會被打上一個該層所屬的首部信息。反之，接收端在層與層傳輸數據時，每經過一層時會把對應的首部消去。
這種把數據信息包裝起來的做法稱爲封裝（encapsulate）

5.傳輸層–TCP三次握手

使用TCP協議進行通信的雙方必須先建立連接，然後才能開始傳輸數據。爲了確保連接雙方可靠性，在雙方建立連接時，TCP協議採用了三次握手策略。


完成三次握手就可以進行數據傳輸

爲什麼非要進行三次握手？
客戶端和通訊端要進行連接，要確認雙方的收發能力都是正常，
第一次握手， 客戶端發送給服務器，服務器能收到，那麼這個時候服務端能確定客戶端的發送能力正常，服務端的接受能力正常。
第二次握手， 客戶端確認服務端的接受能力正常（服務端接收到了我的包），發送能力也是正常的（服務端發來了新的），也知道了自己的發送能力是正常的（服務端接收到了我的包）
第三次握手， 因爲服務端只知道客戶端的發送能力和自己的接受能力正常，通過第三次握手，服務端知道客戶端的接收能力正常（客戶端對服務端有了第二次的迴應），服務端的發送能力正常（發出去了）

爲什麼建鏈接要3次握手，斷鏈接需要4次揮手？

對於建鏈接的3次握手： 主要是要初始化Sequence Number 的初始值。通信的雙方要互相通知對方自己的初始化的Sequence Number（縮寫爲ISN：Inital Sequence Number）——所以叫SYN，全稱Synchronize Sequence Numbers。也就上圖中的 x 和 y。這個號要作爲以後的數據通信的序號，以保證應用層接收到的數據不會因爲網絡上的傳輸的問題而亂序（TCP會用這個序號來拼接數據）。

對於4次揮手： 因爲TCP是全雙工的，所以，發送方和接收方都需要Fin和Ack。只不過，有一方是被動的，所以看上去就成了所謂的4次揮手。如果兩邊同時斷連接，那就會就進入到CLOSING狀態，然後到達TIME_WAIT狀態。

當Server端收到Client端的SYN連接請求報文後，可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能並不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，"你發的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，因此不能一起發送。故需要四步握手。

6.DNS域名解析

DNS: 域名解析協議(將域名轉化爲相對應的IP地址 www.baidu.com）

www.baide.com 通過 DNS 協議解析對應的 IP 地址 + 80(端口號)— 》web服務器

◆已經介紹了與HTTP協議有着密切關係的TCP/IP協議（使用DNS解析的）,接下來介紹的DNS服務也是與HTTP協議有着密不可分的關係。
◆通常我們訪問一個網站，使用的是主機名或者域名來進行訪問的。因爲**相對於IP地址(一 組純數字)， 域名更容易讓人記住。但TCP/IP協議使用的是IP地址進行訪問的，所以必須有個機制或服務把域名轉換成IP地址。**DNS服務就是用來解決這個問題的，它提供域名到IP地址之間的解析服務。

爲了提高效率，DNS服務解析是有層次的，原則是就近原則，首先本地電腦會將一些經常使用的域名和ip地址形成映射保存到本地host文件，所以搜尋的時候，系統會從本地的host文件先去找，沒有的話再去本地的DNS服務器（在tcp/ip的參數裏，配置網絡的時候會配置一個DNS服務器，會找首選DNS服務器即本地DNS服務器）， 如果本地dns找不到，會一層層上傳（前提是設置了轉發模式），直到根服務器，找到了再回傳。

host：比如訪問谷歌，可以修改host 將谷歌的地址指向映像或者 別的地址

很久沒見過的同學叫小白，想不到電話號碼，在腦子裏想一下，想到了就撥出去（本地host查詢），想不起來就看看手機通訊錄（本地NDS），沒有的話我家樓下有個營業廳，讓她們幫忙查查，問問總公司（沒有轉發模式的情況），有轉發模式的話，就是一層層向上

DNS 域名解析協議的工作原理 遞歸式 迭代式

見以下鏈接
http://blog.chinaunix.net/uid-26275986-id-4110819.html

遞歸式和迭代式

• 遞歸與迭代的區別 所謂 遞歸查詢過程 就是 “查詢的遞交者” 更替, 而 迭代查詢過程 則是 “查詢的遞交者”不變。
  舉個例子來說，你想知道某個一起上法律課的女孩的電話，並且你偷偷拍了她的照片，回到寢室告訴一個很仗義的哥們兒，這個哥們兒二話沒說，拍着胸脯告訴你，甭急，我替你查(此處完成了一次遞歸查詢，即，問詢者的角色更替)。然後他拿着照片問了學院大四學長，學長告訴他，這姑娘是xx系的；然後這哥們兒馬不停蹄又問了xx系的辦公室主任助理同學，助理同學說是xx系yy班的，然後很仗義的哥們兒去xx系yy班的班長那裏取到了該女孩兒電話。(此處完成若干次迭代查詢，即，問詢者角色不變，但反覆更替問詢對象)最後，他把號碼交到了你手裏。完成整個查詢過程。

遞歸查詢是以本地名稱服務器爲中心查詢，
遞歸查詢是默認方式，迭代查詢是以DNS客戶端，也就是客戶機器爲中心查詢。其實DNS客戶端和本地名稱服務器是遞歸，而本地名稱服務器和其他名稱服務器之間是迭代。
DNS 和 CDN

A在上海，B在新疆，C在西安， 大家都想看一個視頻，但是這個視頻資源掛在上海服務器，其他人都會訪問比較慢，把CDN掛在DNS上，用CDN來進行內容的分發，根據自己的區域來決定應該訪問哪一邊的服務器。

7.HTTP事務處理過程

HTTP工作過程

1.地址解析
如用客戶端瀏覽器請求這個頁面：

localhost.com:8080/index.htm

從中分解出協議名、主機名、端口、對象路徑等部分，對於我們的這個地址，解析得到的結果如下：

• 協議名：http
• 主機名：localhost.com
• 端口：8080
• 對象路徑：/index.htm

在這一步，需要域名系統DNS解析域名,得主機的IP地址。

2,封裝HTTP請求數據包
把以上部分結合本機自己的信息，封裝成一個HTTP請求數據包

3,封裝成TCP包，建立TCP連接（TCP的三次握手）
在HTTP工作開始之前，客戶機（Web瀏覽器）首先要通過網絡與服務器建立連接，該連接是通過TCP來完成的，該協議與IP協議共同構建Internet，即著名的TCP/IP協議族，因此Internet又被稱作是TCP/IP網絡。HTTP是比TCP更高層次的應用層協議，根據規則，只有低層協議建立之後才能，才能進行更高層協議的連接，因此，首先要建立TCP連接，一般TCP連接的端口號是80。這裏是8080端口。

4,客戶端向服務器發送請求命令
建立TCP連接後，客戶機發送一個請求給服務器，請求方式的格式爲：統一資源標識符（URL）、協議版本號，後邊是MIME信息包括請求修飾符、客戶機信息和可內容。

5,服務器響應
服務器接到請求後，給予相應的響應信息，其格式爲一個狀態行，包括信息的協議版本號、一個成功或錯誤的代碼，後邊是MIME信息包括服務器信息、實體信息和可能的內容。
實體消息是服務器向瀏覽器發送頭信息後，它會發送一個空白行來表示頭信息的發送到此爲結束，接着，它就以Content-Type應答頭信息所描述的格式發送用戶所請求的實際數據.

6,服務器關閉TCP連接
一般情況下，一旦服務器向客戶端返回了請求數據，它就要關閉 TCP 連接，即把鏈接釋放掉，然後如果客戶端或者服務器在其頭信息加入了這行代碼 Connection:keep-alive ，TCP 連接在發送後將仍然保持打開狀態，於是，客戶端可以繼續通過相同的連接發送請求。保持連接節省了爲每個請求建立新連接所需的時間，還節約了網絡帶寬。

實驗—對於瀏覽器來說HTTP請求到底是什麼樣子

1.下載WIRESHARK進行抓包，要下載最穩定的版本

2.打開以後選擇所要抓取的網絡，這裏選擇的是wlan

3.找一個網站

4.然後去WIRESHARK裏面看一下

5.可以通過瀏覽器的開發者工具看到一些請求的簡單狀況

包括請求時間，緩存等等，都會展示出來