身在信息時代，幾乎人人都需使用設備訪問網絡上的資源。在這個過程中，建立網絡連接所實現的連通性，是計算機網絡最基本功能。今天，我們就來分享一個關於計算機網絡的知識點 —— 網絡到底是怎麼連接的？
瀏覽器生成消息且發送
發送一個消息的總體流程如下
生成HTTP請求消息
舉個栗子，當我們在瀏覽器輸入https://www.jdl.cn/img/service.843585b7.png網絡地址的時候，瀏覽器首先會對URL進行解析：
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https：表示訪問數據源的機制，也就是協議
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www.jdl.cn: web服務器名稱
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img ：表示目錄名
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service.843585b7.png：表示文件名 然後就要生成HTTP消息了，它大概長這樣
這些字段具體內容是什麼可以參考這篇文章：五千來字小作文，是的，我們是有個HTTP。
DNS域名解析爲IP地址
瀏覽器生成了這個HTTP消息後，它要往哪裏發送呢？當然是服務器啦，所以就要解析這個域名對應的是哪臺服務器，IP地址是什麼，因爲IP地址不好記，所以纔有了對應的域名，便於我們人類記憶。
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瀏覽器會檢查緩存有沒有這個域名對應的ip地址
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操作系統會檢查緩存（就是我們平常說的hosts文件）
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操作系統會發送給本地區的DNS服務器，讓它幫忙解析下 DNS服務器接受來自客戶端的查詢，包括以下三個內容：
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域名： 服務器，郵件服務器的名稱
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Class： 在最早設計DNS時，DNS在互聯網以外的其他網絡中的應用也被考慮到了，而Class就是用來識別網絡信息的，不過如今除了互聯網就沒有其他網絡了，因此Class的值永遠代表互聯網的IN
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記錄類型： 表示域名對應何種記錄類型
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A記錄時，域名直接對應IP地址
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CNAME時，此域名對應其他域名
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MX時，表示域名對應的是郵件服務器 對於不同的記錄類型，響應數據也不一樣
域名的層次結構
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越靠右層次越高，從右向左一級一級的劃分 : 例如 www.jdl.cn 就是cn->jdl->www；
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具有這種層次結構的域名信息都會註冊到DNS服務器中，而每個域都是作爲一個整體來處理的 客戶端和DNS服務器交互流程大概如下；
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上級DNS服務器中要註冊其下級域的DNS服務器IP地址，然後上級DNS服務器IP地址要註冊到更上一級的DNS服務器中，此次類推；
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根域的DNS服務器信息保存到互聯網中所有的DNS服務器中，這樣的話，所有的DNS服務器都會找到根域，然後一級一級的往下找，直到找到自己想要的那個域名；
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分配給根域的IP地址僅有13個，就是頂級域名（com,cn等）對應的ip地址。
- 具體交互就是下面這樣
但是一臺服務器存不下這麼多，所以一般都是DNS服務器大接力來尋找這個IP地址，圖如下：
客戶端找到最近的DNS服務器，查找www.jdl.cn的信息，可是最近的DNS服務器沒有這個信息，就轉發到了根域服務器下，經過判斷髮現是cn的頂級域名的，於是根域DNS服務器會返回它所管理的cn域中的DNS服務器的IP地址，接下來，最近的這個DNS服務器又回去訪問com域名的服務器，以此類推，最終會找到 www.jdl.cn這個服務器的IP地址。
委託協議棧發送消息
知道了IP地址後，就可以委託操作系統內部的協議棧向這個目標IP地址發送消息了。
- 協議棧的內部結構；
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瀏覽器、郵件等一般應用程序收發數據時用TCP；
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DNS查詢等收發較短的控制數據用UDP。
網絡分層
- OSI七層模型
開放式系統互聯通信參考模型（英語：Open System Interconnection Reference Model，縮寫爲 OSI），簡稱爲OSI模型（OSI model），一種概念模型，由國際標準化組織提出，一個試圖使各種計算機在世界範圍內互連爲網絡的標準框架。定義於ISO/IEC 7498-1。
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TCP/IP四次模型
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應用層： HTTP、DNS、FTP；
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傳輸層： TCP、UDP；
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網絡層： IP；
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網絡接口層。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協議/網際協議）TCP/IP協議不僅僅指的是TCP 和IP兩個協議，而是指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協議構成的協議簇， 只是因爲在TCP/IP協議中TCP協議和IP協議最具代表性，所以被稱爲TCP/IP協議。
客戶端服務器傳遞數據流程
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一個數據包從客戶端到服務端中間經過每一層都需要加工處理；
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客戶端這邊需要不斷的給數據包添加頭部；
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服務端這邊需要不斷的拆分這個數據包。
三次握手
當兩臺計算機要傳遞數據的時候，一定要先連接，得經過TCP三次握手吧（僅僅指指走TCP協議需要連接的），我們平常都說TCP連接要經過三次握手，我們就來看一下到底什麼是TCP三次握手，如圖所示
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客戶端要發送的時候，主動從closed狀態打開，服務器啓動後就一直處於監聽LISTEN狀態
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客戶端發送 SYN = 1,seq = x 給服務端，客戶端處於SYN_SEND狀態。
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服務端收到後給客戶端發送 SYN = 1,ACK =1, seq = y,ack = x+1。此時服務端處於SYN_RCVD狀態
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客戶端收到後發送ACK =1, seq = x+1,ack = y+1給服務器，此時客戶端狀態是ESTAB-LISHED
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服務端收到後狀態變爲ESTAB-LISHED
三次握手通過後，就代表客戶端和服務端可以傳遞數據包進行交互啦
我們說到SYN，ACK,seq,ack這些又是什麼呢？這些其實是TCP數據包裏的屬性，我們接着往下看（在傳輸層中有解釋）
應用層
HTTP數據包拆分
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一般HTTP請求消息不會太長，一個網絡包就能裝的下
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發送緩衝區中的數據如果超過MSS的長度，就會被以MSS長度進行拆分放進單獨的網絡包中
MTU（Maximum Transmission Unit）: 一個網絡包的最大長度，以太網中一般是1500字節
MSS（Maximum Segment Size）: 除去頭部之後，一個網絡包所容納的TCP數據的最大長度
傳輸層
上面應用層的這個網絡包再加上TCP頭部。
TCP報文格式
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源端口號（16位）： 發送網絡包的端口號
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目的端口號（16位）： 網絡包的接受方的端口號
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序號（發送數據的順序編號）（32位）： 發送方告知接收方已經收到了所有數據的第幾個字節
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確認序號（接收數據的順序編號）（32位）： 接收方告知發送方接收方已經收到了所有數據的第幾個字節
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頭部長度（4位）： 表示數據的起始部分，數據偏移量
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保留（6位）： 該字段爲保留，現在未使用
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控制位（6位）： 該字段中的每個比特位分別表示以下通信控制的含義
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URG： 表示緊急指針字段有效
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ACK： 表示接收數據序號字段有效，一般表示數據已被接收方收到
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PSH: 表示通過flush操作發送的數據
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RST: 強制斷開連接，用於異常中斷的情況
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SYN: 發送方和接收方相互確認序號，表示連接操作
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FIN: 表示斷開操作
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窗口大小（16位）： 接收方告知發送方窗口大小（即無需等待確認可一起發送的數據）
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校驗和（16位）： 用來檢查是否出現錯誤
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緊急指針（16位）： 表示應急處理的數據位置
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可選字段（可變長度）： 除了上面的固定頭部字段外，還可以添加可選字段，但除了連接操作外，很少使用可選字段
還記得三次握手提到過的各種序號嗎，就是這個報文裏的屬性
網絡層
然後上面這個網絡包再加上IP頭部
IP報文格式
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版本號（4比特）： IP協議版本號，目前是版本4
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頭部長度（4比特）： IP頭部的長度，可選字段可導致頭部長度的變化，因此這裏需要指定頭部的長度
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服務類型（TOS）(8比特)： 表示包傳輸優先級。最初的協議規格里對這個參數的定義很模糊，最近DIFFServ規則重新定義了這個字段的用法
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總長度（16比特）： 表示IP消息的總長度
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ID號（16比特）： 用於識別包的編號，一般爲的序列號。如果一個包被IP分片，則所有分片都擁有相同的ID
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標誌（Flag）(3比特)： 該字段有3個比特，其中2個比特有效，分別代表是否允許分片，以及當前分片是否爲分片包
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分片偏移量（13比特）： 表示當前包的內容爲整個IP消息的第幾個字節開始的內容
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生存時間（TTL）（8比特）： 表示包的生存時間，這是爲了避免網絡出現迴環時一個包永遠在網絡中打轉。每經過一個路由器，這個值就會減一，減到0的是hi這個包就會被丟棄
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協議號（8比特）： 協議號表示協議的類型（以下均爲16進制）
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TCP: 06
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UDP: 17
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ICMP: 01
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頭部校驗和（16比特）： 用於檢查錯誤，現在已經不在使用
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發送方IP地址（32比特）： 網絡包發送方的IP地址
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接收方IP地址（32比特）： 網絡包接收方的IP地址
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可選字段（可變長度）： 除了上面的固定頭部字段外，還可以添加可選字段，但除了連接操作外，很少使用可選字段
然後這個網絡包再加上MAC頭部
MAC數據包
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接收方MAC地址(48比特)： 網絡包接收方的MAC地址，在局域網中使用這一地址來傳輸網絡包
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發送方MAC地址(48比特)： 網絡包發送方的MAC地址，接收方通過它來判斷是誰發送了這個網絡包
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以太類型（16比特）： 使用的協議類型。下面是一些常見的類型，一般在TCP/IP通信中只是用0800和0806這兩種。
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0000-05DC： IEEE 802.3
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0800 : IP協議
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0806 : ARP協議
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86DD : IPV6
MAC地址 VS IP地址
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IP頭部前面還會加上MAC頭部
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爲什麼需要MAC數據包呢？因爲在以太網的世界中，TCP/IP這個思路是行不通的。
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以太網在判斷網絡包目的地時和TCP/IP的方式不同，因此必須採用想匹配的方式才能在以太網中將包發往目的地，而MAC地址就是幹這個的
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發送方MAC地址：MAC地址是寫在網卡生產時寫入ROM裏的，只需要將這個值讀取出來寫入MA頭部就好了
發送方的MAC地址還比較容易獲取到，但是接收方的MAC地址就不太容易獲取到了
ARP廣播
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ARP :Addresss Resolution Protocal 地址解析協議
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根據IP地址查詢 接收方MAC地址 的時候會用到ARP廣播
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在同一個子網中，利用廣播對所有設備提問 XXX這個ip地址是誰的，其他設備發現自己的ip地址是這個xxx的話，那麼他就會把它的MAC地址告訴提問者，這樣就會檢測到接收方的MAC地址了，如果發現自己的ip地址不是這個XXX，那麼則會丟棄這個消息並不去理會。
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如果每次都去廣播的話，那麼網絡中就會增加很多ARP包，所以爲了提高效率，我們有ARP緩存在內存中。查詢之前先去查詢ARP緩存。
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當目的地的IP地址對應的MAC地址變了的話，那麼這個MAC緩存就會出問題，所以爲了避免這種問題發生，這個緩存幾分鐘後會被刪除，非常簡單粗暴。
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靜態ARP： 手工維護，不會自動失效
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動態ARP： 會過段時間自動失效（文中說的就是它）
IP 模塊負責添加如下兩個頭部：
MAC頭部： 以太網用的頭部，包含MAC地址
IP頭部： IP用的頭部，包含IP地址
總體數據包
這個時候的數據包變成了這個樣子：
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MTU（Maximum Transmission Unit）: 一個網絡包的最大長度，以太網中一般是1500字節；
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MSS（Maximum Segment Size）: 除去頭部之後，一個網絡包所容納的TCP數據的最大長度；
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然後這數據包，沿着網卡出去，到集線器，路由器一頓傳輸（中間涉及到電信號轉換等等），到達服務端那邊，再一層一層的扒皮（前往中說過，一層一層的拆分數據包）。
斷開連接
四次揮手
兩臺計算機最後連接結束後要斷開連接，進行 四次揮手 ：
其實 三次握手 ， 四次揮手 還有好多好多知識點要說，像什麼爲什麼握手需要三次，而揮手需要四次啦這些問題，之後我們會單獨開一篇內容和大家再深入地講一講，記得掃描下方二維碼關注我們喲！
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