白話網絡連接之詳談IP和DNS工作原理

前言
　　預計我會花一月時間用幾篇文章來和大家一起暢遊網絡知識，概要如下：
1.我們先會從瀏覽器的工作方式來進行了解，從瀏覽器中輸入URL，接着瀏覽器去對URL進行解析，然後按照不同的協議去封裝請求消息，發送請求，之後瀏覽器會收到響應消息。
2.我們還會去了解消息數據是如何搬運的，協議棧會將消息打包並交給網卡，然後網卡會將包轉爲電信號並通過網線發送出去。
3.對於發送到網絡的信號數據是如何進入互聯網的，這裏我們會了解集線器、交換機、路由器等設備，當路由器出發的數據進入互聯網後，我們就要了解下網絡運營商和互聯往中的骨幹網。
4.之後網絡包數據終於來到了Web服務器所在的局域網中，接着它會遇到防火牆，防火牆會對數據進行檢查，有些重複利用的數據包還會遇到緩存服務器，當然在一些大型網站中還會遇到分佈式服務器上的負載均衡器等。
5.最終，我們的網絡包數據來到了Web服務器，服務器是怎麼處理的呢？也是會和客戶端類似，也是由操作系統中的協議棧來完成數據解析，最終按照協議中的操作指示來把數據裝入響應消息中，發回給客戶端。當然回發的過程和前面是正好相反滴。

正片開始：
　　本篇我們來聊IP地址和DNS

• IP地址的表示方式
  IP地址是一串32比特的數字，按照8比特（1字節）爲一組分成4組，分別用十進制表示然後再用圓點隔開。下圖我們看下IP地址的表示方式：
  
  　　這裏子網掩碼比表示網絡號與主機號之間的邊界，IP地址主機號全0表示整個子網，IP地址主機號全1表示向子網上所有設備發送包，即“廣播”。TCP/IP 網絡是通過IP來確定通信的，就像我們電話的時候必須要知道對方的電話號碼一樣。
  　　到這裏，可能你會問“既然如此，那麼在網址中不寫服務器的名字，直接寫IP地址不久好了嗎？” 其實用IP地址代替服務器名也是可以正常工作的，但是大家不覺得記住一串IP地址是非常難的麼？那麼現在的解決方案就是讓人來記住名稱，讓路由器來使用IP地址，而讓ＤＮＳ來作爲一種查詢機制。
• 談談ＤＮＳ
  　　現在我們來說下ＤＮＳ機制，瀏覽器向ＤＮＳ服務器發出查詢，也就是向ＤＮＳ服務器發送查詢消息，並接受服務器返回的響應消息的過程。這裏我們可以理解爲，在本機上有一個用來發送查詢消息的程序，而瀏覽器用這個程序通過ＤＮＳ查詢IP地址的操作稱爲域名解析。其實這個程序包含在ｓｏｃｋｅｔ庫中。說白了就是瀏覽器應用程序通過操作系統標準ｓｏｃｋｅｔ庫，來發送查詢消息到ＤＮＳ服務器，並接受響應的過程。
  　　接着我們再細說ＤＮＳ是怎麼工作的，上面提到了，ＤＮＳ的基本工作就是接受來自客戶端的查詢消息，然後根據消息的內容返回響應。這裏我們來看一張圖，
  　　
• 域名結構
  互聯網中存在着不計其數的服務器,我們是不可能將這些所有的服務器信息都保存再一臺DNS服務器中,因此就需要分佈保存在多臺DNS服務器中,這些DNS服務器相互接力配合,從而查找出要查詢的信息, DNS之間的查詢操作看下下圖:

• 本篇結語
  通過這篇我們簡單瞭解了瀏覽器是怎麼通過TCP/IP和服務器交互的,從而我們認識了DNS。在下面的篇張中我我們將深入到協議棧中去一探究竟，敬請期待，晚安。