从一个HTTP请求来看网络分层原理

1.现在有一个需求：一个数据包从 A 主机传送到 B 主机

在发送过程中都会发生什么?

数据传输过程中会发生数据丢包，当数据丢包后，往往会进行数据重传，数据重传多次的话，还有可能会发生数据重复，或者之前数据丢失的包并没有真正丢失，只是在网络中产生了一个延迟，这样也会发生数据的重复问题。

通过网络设备进行数据转发的时候，数据在经过设备的时候都有可能被人串改，或者本身设备有一些问题导致数据的一些错误，所以要进行数据完整性的校验，包括数据传输介质也可能是多样的，比如内网直接通过网线去传输，公网的话通常就要通过光纤去传输，所以要实现不同介质之间信号的转换，数字转换模拟信号，距离比较远的话，还会存在一个信号衰减的问题。

2.为了简化网络的复杂度，网络通信的不同方面被分解为多层次结构，每一层只与紧挨着的上层或者下层进行交互，将网络分层，这样就可以修改甚至替换某一层的软件，只要层与层之间的接口保持不变，就不会影响到其他层。

• OSI(Open System Interconnection Reference Model)：开放系统互联参考模型
• TCP/IP 协议族

左边呢是 OSI 网络参考模型分为了 7 层，右边是 TCP/IP 协议族分为了 5 层，TCP/TP 协议族把表示层与会话层合并到了应用层里，中间呢就是不同层次之间的协议。

3.一个 HTTP 请求的分层解析流程

现在我们来通过一个 HTTP 请求看一下不同层次之间是如何工作的：

我们的服务器上部署了一个静态页面(图片又上角黄色的部分)，通过 Nginx 部署在我们的公网上面，现在我们通过浏览器来进行访问，在浏览器中输入域名，点下回车之后它们是如何工作的呢？

浏览器先会去解析域名，因为在客户端 C 与服务端 S 进行数据交互的时候，它是不认域名的，认的是 ip 地址，所以浏览器先会解析域名，然后去看下浏览器中有没有域名对应的 DNS 的相关信息的缓存，有的话我们就能从中拿到服务端 S 的 ip 地址，没有的话，会去本地的 host 文件里看有没有配置，没有配置的话，会发起一个 DNS 的请求，获取服务器的 ip 地址(DNS 也是一台服务器，也有自己的 ip 地址，通常是配置在操作系统上的)。

获取服务器 IP 地址过程：

这时应用层会构造一个 DNS 请求报文，然后应用层会调用传输层的一个接口，因为 DNS 使用 UDP 来进行数据的传输，所以应用层会调用传输层的 UDP 相关的一个协议，实现数据的传输。说白了就是应用层会调用传输层的 API,传输层会在 DNS 请求报文的基础上加一个 UDP 的请求头，然后传输层会把数据交给网络层，网络层同样的会在 UDP 的请求报文的基础上再加一个 IP 的请求头，网络层再把 IP 请求报文交给数据链路层，数据链路层会实现一个二层的寻址，这时它会把自己的 make 头加上去，并且会把对应的请求报文应该要去交给下一个机器的 make 地址也加上去(会通过网络层的 ARP 协议去找到，ARP 会发送 ARP 的请求去看下 IP 地址对应的 make 地址是多少，拿到之后会交给数据链路层)，然后通过物理层传出去，通常传到路由器上面。

路由器是一个三层的设备，最开始会通过物理层来进行连接，之后物理层把数据交给数据链路层，链路层会看下 make 地址是不是给我的，是给我的就解析，不是就丢弃，解析完后，数据报文在往上面去传输到网络层，网络层会去看下这个数据应该传到下一个路由器的地址是多少，这个时候它会通过运营商的网络接口传到运营商的路由器上面，运营商这边就比较复杂，运营商会有自己的 DNS 服务器，如果电脑配置的是运营商的 DNS 的话，会直接去运营商的 DNS 服务器上去找对应的域名，这个时候就会拿到对应的 ip 地址，然后开始一个层层的原路返回，直到应用层拿到了返回的报文，也就是拿到了域名对应的 IP 地址。

这时应用层就会进行 HTTP 请求报文的发送，这时 HTTP 会干什么呢？

同样的它会去调用传输层的协议,因为 HTTP 是基于 TCP 协议来实现的，所以在调用传输协议的时候，传的是 TCP 的一些参数，TCP 会调网络层的 IP 协议，IP 协议会加 IP 头，然后数据链路层会加上 make 头，和刚才 UDP 协议是一样的，会通过物理层和路由器进行数据的传输，这一次携带的是 IP 地址，所以不用访问运营商的 DNS 服务器，而是运营商根据 IP 地址把数据报文传输给目标服务器的运营商，运营商之前有专线进行连接，所以数据到达了服务器的网络环境下，仍然逐层解析，物理层发往数据链路层，链路层判断数据是不是给自己的，是的话就进行解析，链路层发往网络层，判断网络的 IP 地址是不是自己，是的话进行解析，发往传输层，解析 TCP 的端口比如 80，传输层会把请求报文交给应用层应用程序，如果部署的是 Nginx 服务器的话，默认去找 80 端口对应的应用程序，应用层解析报文，构造一个 HTTP 的响应报文，逐层返回到客户端 C。