前言：

筆者最近閱讀大量網(wǎng)絡(luò)原理相關(guān)書籍，因此總結(jié)出此文，讀完本文，讀者們應(yīng)該要了解下面名詞：

瀏覽器、Web服務(wù)器、網(wǎng)址(URL)、HTTP、HTML、協(xié)議、URI、請求消息、解析器、Socket庫、DNS服務(wù)器、域名

生成HTTP請求消息

向DNS服務(wù)器查詢Web服務(wù)器的IP地址

DNS服務(wù)器的互相配合(如何找出IP地址)

委托協(xié)議棧發(fā)送消息

生成HTTP請求消息

1、從網(wǎng)址開始

我們看NBA，要在瀏覽器輸入某個nba網(wǎng)址吧，沒錯。就是那串http://開頭的那串玩意兒, http://sports.qq.com/，如下圖，只不過瀏覽器把前面的http://隱藏而已，復(fù)制可以見到完整網(wǎng)址。

我們一般訪問的是Web服務(wù)器，但實際上瀏覽器還有很多功能，F(xiàn)TP（文件傳輸協(xié)議）服務(wù)器上下載和上傳文件，同時也具備電子郵件客戶端的功能。所以有各種不同的URL。訪問Web服務(wù)器用“http”，而訪問FTP服務(wù)器用“ftp”.下面圖一列舉了互聯(lián)網(wǎng)常見的幾種URL,不喜歡看請忽略。

在此，請對域名，有個淺顯了解。往后會詳細(xì)介紹。

URL開頭的文字，即 “http:” “file:” “mailto:” 這部分文字都表示文字都表示瀏覽器應(yīng)當(dāng)使用的訪問方法。比如訪問Web服務(wù)器時應(yīng)該使用HTTP協(xié)議，而訪問FTP服務(wù)器則應(yīng)該使用FTP協(xié)議。因為，我們可以把這部分理解為訪問時使用的協(xié)議類型

HTTP協(xié)議：超文本協(xié)議

2、HTTP的思路

HTTP協(xié)議定義了客戶端和服務(wù)端之間交互的消息內(nèi)容和步驟。

首先，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求消息，請求消息包含兩部分（“對什么”和“進(jìn)行怎樣的操作”）?！皩κ裁础笔侵冈L問目標(biāo)（URI），“進(jìn)行怎樣的操作”則是指方法，也稱HTTP謂詞。收到請求消息后，Web 服務(wù)器會對其中的內(nèi)容進(jìn)行解析，通過接收的URI和方法完成自己的工作，然后將結(jié)果存放在響應(yīng)消息中，返回給客戶端。

3、生成HTTP請求消息

使用GET方法的情況下，僅憑方法和URI，Web 服務(wù)器就能判斷需要進(jìn)行怎樣的操作，因此消息體中不需要填寫任何數(shù)據(jù)。而POST則需要消息體。

4、返回響應(yīng)消息

我們把請求消息發(fā)送出去之后，Web服務(wù)器會返回響應(yīng)消息。其中會有狀態(tài)碼和響應(yīng)短語。

1條請求消息中只可以寫1個uRI,所以每次只能獲取1個文件。比如1個頁面中包含3張圖片，那么獲取網(wǎng)頁加上獲取圖片，一共需要向Web服務(wù)器發(fā)送4條請求。

向DNS服務(wù)器查詢Web服務(wù)器的IP地址

1、IP地址的基本知識

生成HTTP消息之后，我們需要委托操作系統(tǒng)將消息發(fā)送給Web服務(wù)器。

因為瀏覽器只能解析網(wǎng)址并生成HTTP消息，但它本身不具將消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的功能，只能委托操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)發(fā)送消息，必須提供IP地址，而不是通信對象的域名(前面說過，類似http://xintu.baidu.com的一串玩意)。所以生成HTTP消息的下一個步驟就是根據(jù)根據(jù)域名查詢IP地址。

IP地址科普：

互聯(lián)網(wǎng)和公司內(nèi)部的局域網(wǎng)都是基于TCP/IP的思路來設(shè)計，TCP/IP結(jié)構(gòu)是由一些小的子網(wǎng)，通過路由器連接起來組成一個大網(wǎng)絡(luò)。這里的子網(wǎng)暫時可以理解為幾臺計算機(jī)。

在網(wǎng)絡(luò)中，所有的設(shè)備都會被分配一個地址。這個地址就相當(dāng)于現(xiàn)實中某條路上的“xx號xx室”。其中“號”是分配給整個子網(wǎng)的，而“室”對應(yīng)的號碼稱為網(wǎng)絡(luò)號，“室”對應(yīng)的號碼稱為主機(jī)號，這個地址的整體叫做IP地址。

通過IP地址，我們可以判斷出對象服務(wù)器的位置，從而將消息發(fā)送到服務(wù)器。實際的IP地址是一串32比特的數(shù)字，按照8比特(1字節(jié))為一組分成4組，分別用十進(jìn)制表示，然后再用圓點隔開。eg:“10.11.12.13”、“202.96.128.86”

2、域名和IP地址并用的理由

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)是通過IP地址來確定通信對象，因此不知道IP地址就無法將消息發(fā)送給對方，這跟我們打電話需要知道對方的電話號碼一樣才可以。

可能有人會問，為什么不直接用IP地址去訪問網(wǎng)址，確實，我們直接輸入IP地址是可以訪問的。但是IP地址那串?dāng)?shù)字，難以記住。比如百度的網(wǎng)址，不是“xintu.baidu.com”，而是“202.96.128.99”，你怎么記住呢？

然后你可能又會問，干么不直接用域名去確定通信對象呢，其實，這是可以的，但是這會影響運行效率。

IP地址的長度為32比特(4字節(jié))，而域名最短的也要幾十個字節(jié)，最長甚至可以達(dá)到255字節(jié)。字節(jié)長而且長短不一，處理起來非常復(fù)雜，所以這影響了效率（增加路由器的負(fù)擔(dān)）。

3、Socket 庫提供查詢IP地址的功能

DNS服務(wù)器可以幫我們查詢到IP地址。

通過DNS服務(wù)器發(fā)出查詢的操作成為域名解析。負(fù)責(zé)解析的這個操作就叫做解析器，解析器它是一段程序，包含在操作系統(tǒng)的Socket庫中（Socket庫包含很多發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的程序組件，是網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的一種標(biāo)準(zhǔn)庫）。Socket庫是標(biāo)準(zhǔn)組件，我們從應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)用即可。如果，解析器的程序名稱為“getIPadressWithDN”，以及需要解析的域名為“xintu.baidu.com”，過程如下:

4、解析器的內(nèi)部原理

解析器生成要給DNS服務(wù)器的查詢消息，但是解析器本身也不具備使用網(wǎng)絡(luò)收發(fā)數(shù)據(jù)的功能(之所以用“也”，是因為這一過程跟瀏覽器生成HTTP消息發(fā)送給Web服務(wù)器類似)，所以需要委托協(xié)議棧(操作系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)控制軟件，也叫“協(xié)議驅(qū)動”、“TCP/IP驅(qū)動”)執(zhí)行操作，再通過網(wǎng)卡發(fā)給DNS服務(wù)器。

網(wǎng)絡(luò)程序調(diào)用解析器，程序的控制流程會發(fā)生轉(zhuǎn)移。那么“控制流程轉(zhuǎn)移”指的是什么呢？

一般來說，應(yīng)用程序編寫的操作內(nèi)容是從上往下按順序執(zhí)行的，當(dāng)?shù)竭_(dá)需要調(diào)用解析器的部分時，對應(yīng)的那一行程序就會執(zhí)行，應(yīng)用程序本身的工作就會暫停，然后，Socket庫的解析器開始運行，完成應(yīng)用程序委托的操作。像這樣，由于調(diào)用其他的程序，原本運行的程序進(jìn)入暫停狀態(tài)，而被調(diào)用程序的開始運行。這就是“控制流程轉(zhuǎn)移”。

DNS服務(wù)器的互相配合

1、DNS服務(wù)器的基本工作

DNS的基本工作就是接受來自客戶端查詢消息，然后根據(jù)消息的內(nèi)容返回響應(yīng)。其中，客戶端的消息包含3中信息

1、域名：

服務(wù)器、郵件服務(wù)器（郵件地址中@后面的部分）的名稱

2、Class:它的值永遠(yuǎn)為“IN”

3、記錄類型：

表示域名對應(yīng)何種類型的記錄。當(dāng)類型為A(Address)時，表示域名對應(yīng)的是IP地址；MX(Mail eXchange)時，則表示域名對應(yīng)的是郵件服務(wù)。

一、查詢“xintu.baidu.com”IP地址：

域名=http://xintu.baidu.com、Class = IN、記錄類型=A

二、查詢“dwyane@qq.com”郵件服務(wù)器:

域名=qq.com”、Class = IN、記錄類型=MX

2、域名的層次結(jié)構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)中不計其數(shù)的服務(wù)器，所以存儲他們信息的只用一臺DNS服務(wù)器是不可能的，需要將信息分布在多臺DNS服務(wù)器，然后它們相互接力配合，從而查找出要查的信息。DNS服務(wù)器中所有信息都是按照域名以分層次的結(jié)構(gòu)保存。類似公司中的事業(yè)集團(tuán)、部門、科室結(jié)構(gòu)。

DNS中的域名是用句點來分隔的，域名越靠右的位置表示層級越高。比如：“xintu.ituring.com.cn”域名，cn 是公司集團(tuán)，com是研發(fā)部，ituring是后臺小組，所以可以理解為某公司集團(tuán)cn下的com 研發(fā)部的ituring后臺小組的xintu。其中相當(dāng)一個層級的部分稱為域，即com域的下一層級是ituring 域， 再下一層才是 xintu 這個名字

cn是國家頂級域名，中國是cn，美國是us，日本是jp，表示工商企業(yè)的.com，表示網(wǎng)絡(luò)提供商的.net，表示非盈利組織的.org等

有時我們會看到類似這種“sports.qq.com”、“http://finance.qq.com ”,這兩者有什么關(guān)聯(lián)嗎？

這兩者其實就是某訊旗下的體育和金融版本,“qq.com”是他的公司域，因為不可能說一個公司的不同板塊（或者說不同的事業(yè)集團(tuán)），我給你公司多個DNS服務(wù)器，一個域是不可分割的。解決辦法是建立子域。例如某訊就是在公司域“qq.com”的下面建立子域“sports.qq.com”、“http://finance.qq.com ”

尋找相應(yīng)的DNS服務(wù)器并找到IP地址

找到DNS服務(wù)器中存放的信息，關(guān)鍵是找到信息歸哪臺DNS服務(wù)器管。

互聯(lián)網(wǎng)有無數(shù)臺DNS服務(wù)器，不可能一臺一臺挨個找。所以采取以下方法。首先，將負(fù)責(zé)管理下級域的DNS服務(wù)器的IP地址注冊到他們的上級DNS服務(wù)器中，然后上級DNS服務(wù)器的IP地址再注冊到更高一級的DNS服務(wù)器中，以此類推。

在互聯(lián)網(wǎng)中，比com和cn更高一級，稱為根域。根域在域名的最后加上一個點，如“xintu.baidu.com.”最后的那個句點代表根域名，但是那個句點經(jīng)常被省略,根域的DNS服務(wù)器保管著com、cn等DNS服務(wù)器的信息。由于上級DNS服務(wù)器保管著所有下級DNS服務(wù)器的信息，所以我們可從根域開始一路往下順藤摸瓜找到任意一個域的DNS服務(wù)器。

另外，根域的DNS服務(wù)器信息存在互聯(lián)網(wǎng)中所有的DNS服務(wù)器中。分配給根域DNS服務(wù)器的IP地址只有13個。

下面以“xintu.gov.cn”和“sports.qq.com”舉例說明DNS服務(wù)器查找流程

客戶端首先會訪問最近的一臺DNS服務(wù)器(也就是客戶端的TCP/IP設(shè)置中填寫的DNS服務(wù)器地址)，假設(shè)我們要查找“sports.qq.com”這臺Web服務(wù)器相關(guān)信息，但由于最近的DNS服務(wù)器沒有存放“sports.qq.com”這一域名對應(yīng)的信息，所以從該服務(wù)器獲取根域的地址，把查詢消息轉(zhuǎn)發(fā)給根域，繼續(xù)從根域查找，根域沒有該域名信息，繼續(xù)往下找，去到com域找，com域沒有“sports.qq.com”的信息，所以返回他下一級的“qq.com”域的DNS服務(wù)器IP地址，繼續(xù)往下找…

通過緩存加快DNS服務(wù)器的響應(yīng)

有時候不需要從最上級的根域開始查找，因為DNS服務(wù)器有一個緩存功能，可以記住之前的域名。如果要查詢的域名和相關(guān)信息已經(jīng)在緩存中，那么可以直接從緩存處得到所需信息，然后從緩存位置開始向下查找。這樣對比與從根域開始，減少了查詢時間。

當(dāng)查詢的域名不存在時，緩存也會存儲起來，下次查詢時，直接快速反應(yīng)。如果信息被緩存了，原本的注冊信息可能會發(fā)生改變，那么緩存中的信息就可能不正確了，因此，DNS服務(wù)器中保存的信息設(shè)置一個有效期，當(dāng)緩存中的信息超過有效期后，數(shù)據(jù)就會從緩存中刪除。

委托協(xié)議棧發(fā)送消息

數(shù)據(jù)收發(fā)操作

獲悉ip之后，就可以委托操作系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)議棧發(fā)送消息到目標(biāo)IP地址，也就是發(fā)送到Web服務(wù)器，發(fā)送給Web服務(wù)器的HTTP消息是一種數(shù)字消息。

簡單來說，整體思路就是收發(fā)數(shù)據(jù)的兩臺計算機(jī)之間連接了一個數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)沿著這個通道流動，最終到達(dá)目的地，會在目的地的那一端被取出。數(shù)據(jù)流動是雙向的，可以從任何一個端流入。

實際過程，可把收發(fā)數(shù)據(jù)總結(jié)為四步：

1、創(chuàng)建套接字（創(chuàng)建套接字階段）

2、將管道連接到服務(wù)器端的套接字上（連接階段）

3、收發(fā)數(shù)據(jù)（通信階段）

4、斷開管道并刪除套接字（斷開階段）

注：本文轉(zhuǎn)載自程序員大咖秀微信公眾號；文內(nèi)觀點僅供參考。

埃文科技——網(wǎng)絡(luò)空間地圖測繪領(lǐng)域技術(shù)專家，提供最全面、最精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)空間地圖服務(wù)。

公司成立于2012年，專注于網(wǎng)絡(luò)空間、地理空間和社會空間的相互映射，繪制三位一體的網(wǎng)絡(luò)空間地圖，對網(wǎng)絡(luò)空間資源的靜態(tài)屬性和動態(tài)變化情況進(jìn)行探測。擁有19項軟件著作權(quán)及10項發(fā)明專利。