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打开浏览器，在地址栏输入URL，回车，出现网站内容。这是我们几乎每天都在做的事，那这个过程中到底是什么原理呢？HTTP、TCP、DNS、IP这些耳熟能详的名词都在什么时候起着什么作用呢？在这里整体梳理一遍。

整个过程基本分做下面几个部分：

1、域名解析成IP地址；
2、与目的主机进行TCP连接（三次握手）；
3、发送与收取数据；
4、与目的主机断开TCP连接（四次挥手）；

下面分别进行详细说明。

域名解析成IP地址

首先说什么是域名解析？

我们在浏览器地址栏中输入的都是类似“www.baidu.com”、“www.qq.com”等等容易记忆的英文域名，但这些字母你直接交给整个网络线路去寻找目的主机找得到吗？找不到，因为每个主机在网络中的位置都是以IP标识的，IP才是主机在网络中的位置，域名只是为了方便用户记忆而已，这就要求浏览器能够识别域名并且将其转化为对应的IP地址。

所以浏览器会有一个DNS缓存，其中记录了一些域名与IP的对应关系，供浏览器快速查找需要的IP。但是这个DNS缓存不可能存下所有的域名-IP地址，何况IP地址有时候还会变化，因此当在DNS缓存中没有找到的时候，就要先向DNS服务器请求域名解析，我们常听到的DNS服务器很大的作用就是进行域名解析。

值得一提的是，DNS域名解析时用的是UDP协议。

整个域名解析的过程如下：

1、浏览器向本机DNS模块发出DNS请求，DNS模块生成相关的DNS报文；
2、DNS模块将生成的DNS报文传递给传输层的UDP协议单元；
3、UDP协议单元将该数据封装成UDP数据报，传递给网络层的IP协议单元；
4、IP协议单元将该数据封装成IP数据包，其目的IP地址为DNS服务器的IP地址；
5、封装好的IP数据包将传递给数据链路层的协议单元进行发送；
6、发送时在ARP缓存中查询相关数据，如果没有，就发送ARP广播（包含待查询的IP地址，收到广播的主机检查自己的IP，符合条件的主机将含有自己MAC地址的ARP包发送给ARP广播的主机）请求，等待ARP回应；
7、得到ARP回应后，将IP地址与路由的下一跳MAC地址对应的信息写入ARP缓存表；
8、写入缓存后，以路由下一跳的地址填充目的MAC地址，以数据帧形式转发；
9、转发可能进行多次；
10、DNS请求到达DNS服务器的数据链路层协议单元；
11、DNS服务器的数据链路层协议单元解析数据帧，将内部的IP数据包传递给网络层IP协议单元；
12、DNS服务器的IP协议单元解析IP数据包，将内部的UDP数据报传递给传输层UDP协议单元；
13、DNS服务器的UDP协议单元解析收到的UDP数据报，将内部的DNS报文传递给DNS服务单元；
14、DNS服务单元将域名解析成对应IP地址，产生DNS回应报文；
15、DNS回应报文->UDP->IP->MAC->我的主机；
16、我的主机收到数据帧，将数据帧->IP->UDP->浏览器；
17、将域名解析结果以域名和IP地址对应的形式写入DNS缓存表。

其中提到了一个ARP的概念，类似于DNS将域名翻译成IP，ARP则是将IP翻译成MAC地址，我们知道了IP后，需要通过主机的MAC地址来更具体的找到主机。同样的也有一个ARP缓存，其中存储了一些IP与MAC地址的对应关系，如果缓存中找不到，就会进行广播来查找MAC地址，收到广播的主机会检查自己的IP是否是待查找的IP，是的话就返回自己的MAC地址。

如果做开发，往往还会接触到端口这个概念，那端口是什么呢？这里是指TCP/IP协议中的端口，端口号的范围从0到65535，比如用于浏览网页服务的80端口，用于FTP服务的21端口等等，都有一些固定的端口号，被占用后就不能被别的服务拿来传输数据了。

与目的主机进行TCP连接（三次握手）

得到域名对应的IP地址后，也就表示可以将数据送达目的主机了，这时候才开始我们常说的三次握手建立连接。

HTTP的请求时使用TCP进行传输的，可以保证可靠传输，并且有序，而TCP是有连接的传输，也就是在传输数据之前，会建立我的主机与目的主机之间的连接，然后才能传输数据，传输完成后，还有断开连接。这也就是TCP的三次握手和四次挥手，大致过程如下图所示：

具体的三次握手建立连接的过程如下表述，其中数据包的传输过程类似上文请求DNS服务器时的过程，就简单的表示一下：

1、向目的主机发送TCP连接请求报文；
2、该TCP报文中SYN标志位设为1，表示连接请求；
3、该TCP报文通过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
4、目的主机收到数据帧，通过IP->TCP，TCP协议单元回应请求应答报文；
5、该报文中SYN和ACK标志设为1，表示连接请求应答；
6、该TCP报文通过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->我的主机；
7、我的主机收到数据帧，通过IP->TCP，TCP协议单元回应请求确认报文；
8、该TCP报文通过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
9、目的主机收到数据帧，通过IP->TCP，连接建立完成。

三次握手的过程就是一去一回一去，互相确认一下，就建立连接啦。这个过程中任何一个报文出错或者超时，都要进行重传。

发送与收取数据

如上所说，只有建立连接后才能开始传输数据，数据其实有多种传输方式，比如分段啊分组啊分时啊等等。而一个数据包的传输过程如下所示，以HTTP的GET方法请求为例：

1、浏览器向域名发出GET方法报文；
2、该GET方法报文通过TCP->IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
3、目的主机收到数据帧，通过IP->TCP->HTTP，HTTP协议单元会回应HTTP协议格式封装好的HTML形式数据；
4、该HTML数据通过TCP->IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->我的主机；
5、我的主机收到数据帧，通过IP->TCP->HTTP->浏览器，浏览器以网页形式显示HTML内容。

其他的HTTP方法在传输数据时方法都类似，只是所携带的内容不同。

与目的主机断开TCP连接（四次挥手）

数据传输完成后需要断开连接，与建立时不同，断开连接需要多一次，有四次挥手，至于为什么，看完过程我们再讲。

这里再把图拿过来帮助理解：

过程如下：

1、浏览器向目的主机发出TCP连接结束请求报文，此时进入FIN WAIT状态；
2、该报文FIN标志位设为1，表示结束请求；
3、TCP结束请求报文通过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
4、目的主机收到数据帧，通过IP->TCP，TCP协议单元回应结束应答报文；
5、当前只是进行回应，因为目的主机可能还有数据要传，并不急着断开连接；
6、该报文中ACK标志位设为1，表示收到结束请求；
7、目的数据发送完所有数据后，向我的主机发出TCP连接结束请求报文；
8、该报文FIN标志位设为1，表示结束请求；
9、TCP结束请求报文通过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->我的主机；
10、我的主机收到数据帧，通过IP->TCP，TCP协议单元回应结束应答报文，此时进入TIME WAIT状态，因为不相信网络是可靠的，如果目的主机没收到还可以重发；
11、该报文中的FIN标志位均设为1，表示结束应答；
12、该TCP回应报文通过IP（DNS）->MAC（ARP）->网关->目的主机；
13、目的主机关闭连接；
14、TIME WAIT等待结束后，没有收到回复，说明目的正常关闭了，我的主机也关闭连接。

这里的过程是以我的主机主动发起结束请求开始的，实际上也可以由目的主机主动发起，那么过程就会跟上面相反，但细节差不多。

FIN_WAIT状态是主动发起请求时等待确认信息，而TIME_WAIT状态是收到结束请求后发送确认信息后等待看是否需要重发。

现在来说说为什么断开连接时需要四次挥手呢？因为建立连接时目的主机可以直接发送SYN（同步）+ACK（应答）报文。而当断开时，目的主机收到FIN后可能还有数据要发，并不一定直接断开，所以先发送一次应答，告知我的主机收到了请求，等确认所有数据都发完了，再发送FIN，同时等待我的主机应答，这里的FIN和ACK就不能一起发送，所以需要四次。