Web页面请求的历程(从应用层到链路层)

2022年01月14日 阅读数:2
这篇文章主要向大家介绍Web页面请求的历程(从应用层到链路层),主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

Web页面请求的历程

前面从应用层到数据链路层都详细讲过了,如今回顾总结一下一个简单请求背后隐藏的秘密细节。下面假定一名学生bob下载web页面(www.baidu.com)以下图web

在这里插入图片描述

1.准备:DHCP、UDP、IP和以太网

假定bob启动它的主机,而后用一根以太网电缆链接到学校的以太网交换机,交换机又与学校的路由器相连,学校的这台路由器又与一个ISP相连,本例中ISP未connect.net,它为学校提供了DNS服务,因此DNS服务器驻留在Comcast网络中而不是学校中,咱们假设DHCP服务器运行在路由器中。数据库

首先bob将主机与网络链接,由于没有ip地址他没法作任何事情,因此,bob的主机采起的一个网络相关动做是运行DHCP协议,从本地DHCP服务器得到一个IP地址以及其余信息。浏览器

  1. bob主机上的操做系统生成一个DHCP请求报文,并将这个报文放入一个具备目的端口67(DHCP服务器)和源端口68(DHCP客户)的UDP报文段,该UDP报文则被放置在一个具备广播IP目的地址(255.255.255.255)和源IP地址0.0.0.0的IP数据报中,由于此时bob主机还没IP地址。服务器

  2. 包含DHCP请求报文的IP数据报则被放置在以太网帧中,该以太网帧具备目的MAC地址FF:FF:FF:FF:FF:FF,使该帧将广播到交换机链接的全部设备,该帧源的MAC地址是bob主机的MAC地址。网络

  3. 包含DHCP请求的广播以太网帧是第一个由bob主机发送到以太网交换机的帧。该交换机在全部的出端口广播入帧,包括链接到路由器的端口。svg

  4. 路由器在它具备MAC地址的接口接收到该广播以太网帧,该帧中含有DHCP请求,而且从该以太网帧中抽取出IP数据报。该数据报的广播IP目的地址指示了这个IP数据包应当由在该节点的高层协议处理,所以该数据报的载荷被分解,向上到达UDP,DHCP请求报文今后UDP报文段中抽取出来,此时DHCP服务器有了DHCP请求报文。学习

  5. 假设运行在路由器中的DHCP服务器可以以CIDR分配IP地址,因此本例中,学校的IP地址都是在Comcast的地址块中。当DHCP服务器分配IP地址给bob主机。DHCP服务器生成包含这个IP地址以及DNS服务器的IP地址、默认网关路由器的IP地址和子网块的一个DHCP ACK报文,该DHCP报文被放入一个UDP报文段中,UDP报文被放入一个IP数据报中,IP数据报再被放入一个以太网帧中,这个以太网帧的源MAC地址是路由器连到归属网络时的接口的MAC地址,目的MAC地址是bob主机的MAC地址。操作系统

  6. 包含DHCP ACK的以太网帧由路由器发送给交换机。由于交换机是自学习的,而且先前从bob主机收到以太网帧,因此该交换机知道寻址到bob主机MAC地址的帧从通向bob主机的端口转发。.net

  7. bob主机收到包含DHCP ACK的以太网帧,从该以太网帧中抽取IP数据包,从IP数据包中抽取出UDP报文段,从UDP报文段抽取出DHCP ACK报文,bob的DHCP客户则记录下它的IP地址和它的DNS服务器的IP地址,他还在IP转发表中安装默认网关的地址,bob主机向该默认网关发送目的地址为其子网之外的全部数据报。此时bob主机已经初始化好它全部的网络组件,并能够准备开始处理web网页获取。xml

2.仍在准备:DNS和ARP

当bob将www.baidu.com的URL键入其web浏览器时,它开启了一长串事件,这将致使百度主页最终显示在其web浏览器上,bob的web浏览器经过生成一个TCP套接组开始了这个过程,套接字用于向www.baidu.com发送HTTP请求,为了生成该套接字,bob主机须要知道www.baidu.com的IP地址,如今使用DNS协议提供这种名字到IP地址的转换。

  1. bob主机上的操做系统生成一个DNS查询报文,将字符串www.baidu.com放入DNS报文的问题段中,该DNS报文则放置在一个具备53号(DNS服务器)目的端口的UDP报文段中,该UDP报文段则被放入具备IP目的DNS服务器地址和源地址的IP数据报中。

  2. bob主机则将包含DNS请求报文的数据包放入一个以太网帧中,该帧将发送到bob学习网络中的网关路由器,然而,即便bob主机通过上述的DHCP ACK报文知道了学习网关路由器的IP地址,但仍不知道该网关路由器的MAC地址,为了得到该网关路由器的MAC地址,bob主机须要使用ARP协议。

  3. bob主机生成具备目的ip地址的ARP查询报文,将该ARP报文放置在一个具备广播地址(FF:FF:FF:FF:FF:FF)的以太网帧中,并向交换机发送该以太网帧,交换机将该以太网帧交付给全部链接设备,包括网关路由器。

  4. 网关路由器在通往学习网络的接口上收到包含该ARP查询报文帧,发如今ARP报文中目的IP地址匹配其接口IP地址。网关路由器所以准备一个ARP回答,指示它的MAC地址对应IP地址,它将ARP回答放在一个以太网帧其目的地址为bob主机,并向交换机发送该帧,再由交换机将帧交付给bob主机。

  5. bob主机接收包含ARP回答报文的帧。并从ARP回答报文中抽取网关路由器的MAC地址。

  6. bob主机如今可以使包含DNS查询的以太网帧寻址到网关路由器的MAC地址。如今该帧中的IP数据报具备IP目的地址(DNS服务器),而该帧具备目的地址(网关路由器)。bob主机向交换机发送该帧,交换机将该帧交付给网关路由器。

3.仍是在准备:域内路由选择到DNS服务器

  1. 网关路由器接收该帧并抽取包含DNS查询的IP数据报,路由器查找该数据报的目的地址(DNS服务器),并根据其转发表决定该数据报应当发送到图中的Comcast网络中最左边的路由器,IP数据报放置在链路层帧中,该链路适合将学校路由器链接到最左边的Comcast路由器,而且将帧经这条链路转发。

  2. 在Comcast网络中最左边的路由器接收到该帧,抽取IP数据报,检测该数据报的目的地址(DNS服务器),并根据其转发表肯定出接口,通过该接口朝着DNS服务器转发数据报,而转发表已根据Comcast的域内协议(如:RIP、OSPF)以及因特网的域间协议(BGP)所填写。

  3. 最终包含DNS查询的IP数据报到达了DNS服务器。DNS服务器抽取出DNS查询报文,在它的DNS数据库中查找到www.baidu.com。找到对应的IP地址的DNS源记录。该DNS服务器造成了一个包含这种主机名到IP地址映射的DNS回答报文,将该DNS回答报文放入UDP报文段中,该报文段放入寻址到BOB主机的IP数据报中,该数据报经过Comcast网络反向转发到学校路由器,并从这里通过以太网交换机到达bob主机。

  4. bob主机从DNS报文抽取出服务器www.baidu.com的IP地址,最终,bob主机此时准备接触www.baidu.com服务器。

4.Web客户-服务器交互:TCP和HTTP

  1. 如今已经有啦www.baidu.com的IP地址,它可以生成TCP套接字,该套接字将用于向www.baidu.com发送HTTP GET报文,当bob生成TCP套接字时,在bob主机中的TCP必须先与www.baidu.com中的TCP进行三次握手。bob主机所以先生成一个具备目的端口80的TCP SUN报文段,将该TCP报文段放置在具备目的IP地址www.baidu.com的IP数据报中,将该数据报放置在网关路由器的MAC地址的帧中,将向交换机发送该帧。

  2. 在学校网络、Comcast网络和百度网络中的路由器朝着www.baidu.com转发TCP SYNC的数据报,使用每台路由器中的转发表,转发表由BGP决定。

  3. 最终,白喊TCP SYNC的数据报到达www.baidu.com。从数据报抽取出TCP SYN报文并分解到与端口80相联系的套接字。对于百度HTTP服务器和bob主机之间的TCP链接生成一个链接套接字。产生一个TCP SYNACK报文段,将其放入向BOB主机寻址的一个数据报中,最后放入链路层帧中,该链路适合将www.baidu.com链接到第一跳路由器。

  4. 包含TCP SYNACK报文段的数据报经过百度、Comacast、和学习网络,最终到达bob主机的以太网啊,数据吧在操做系统中分解 到步骤18生成的TCP套接字,从而进入链接状态。

  5. 借助于bob主机上的套接字,如今终于向www.baidu.com发送字节了,bob的浏览器生成包含要获取的URL的HTTP GRT报文。HTTP GRT报文写入套接字,其中GET报文成为一个TCP报文段的载荷。该TCP报文段放置进入一个数据报中,并交付给www.baidu.com。

  6. 在www.baidu.com的HTTP服务器从TCP套接字读取HTTP GET报文,生成一个HTTP响应报文,将请求的web页放入HTTP响应体中,并将报文发送进TCP套接字中。

  7. 包含HTTP回答报文的数据报经过百度、Comcast、学校网络转发。到达bob主机,bob的web浏览器程序从套接字读取HTTP响应,从HTTP响应中抽取出WEB页面的HTML。最终显示网页。