HTTP的曲折：网络请求到层层封装和终端拆分
hygbuaa 2020-04-30
本文由源中瑞IT徐瑞ruiecjo编辑，如文中某些点如果表述有误，欢迎指出，不胜感激。
从输入URL到页面展现的过程
输入URL后，会先进行域名解析。优先查找本地host文件有无对应的IP地址，没有的话去本地DNS服务器查找，还不行的话，本地DNS服务器会去找根DNS服务器要一个域服务器的地址进行查询，域服务器将要查询的域名的解析服务器地址返回给本地DNS，本地DNS去这里查询就OK了。
浏览器拿到服务器的IP地址后，会向它发送HTTP请求。HTTP请求经由一层层的处理、封装、发出之后，最终经由网络到达服务器，建立TCP/IP连接，服务器接收到请求并开始处理。
服务器构建响应，再经由一层层的处理、封装、发出后，到达客户端，浏览器处理请求。
浏览器开始渲染页面，解析HTML，构建render树，根据render树的节点和的对应关系，进行布局，绘制页面。
这4个步骤包含了一个HTTP请求的完整生命周期，文章着重介绍第2步和第3步，也就是请求是如何在两个物理端点之间进行通信的。数据的发出和接收必然会经历一些处理、解析的过程，这些过程在系统的不同层次进行。
个HTTP请求从源端发出到在终端接收的处理过程都是要经过以下四层。其中每一层都有各自的协议。
上图中只举例出了最常见的协议，实际上每一层都有细分的协议：
应用层：应用程序负责将数据以相应规则（协议）进行包装，发给传输层
HTTP：超文本传输协议
FTP：文件传输协议
SMTP：简单邮件传送协议
SNMP：简单网络管理协议
传输层：负责将应用层传过来的数据进行分组，为确保终端接收数据的顺序和完整性，会对每个分组进行标记，交给网络层
TCP：传输控制协议
UDP：用户数据协议
网络层：负责将传输层发来的数据分组发送到目标终端
ICMP：Internet互联网控制报文协议
IGMP：Internet组管理协议
IP：网际协议
链路层：为网络层发送和接收数据单元
ARP：地址解析协议
RARP：逆地址解析协议
封装
源端发送HTTP报文时，报文会以数据流的形式通过一条已经打开的TCP连接按序传输，TCP收到数据流后会将其分割成小的数据块，每个小块被添加的TCP首部与数据块共同组成了TCP分组，分组经由网络层发送，网络层遵循IP协议，当收到分组发送请求后，会将分组其放入IP数据报，填充报头，将数据报发经由链路层发送出去。
分用
终端接收到一个以太网数据帧时，数据自底层向上流动，去掉发送时各层协议加上的报文首部，每层协议都要检查报文首部的协议标识，从而确定上层协议，保证数据被正确处理，这个过程叫分用。
HTTP
HTTP属于应用层，用户触发交互所产生的行为数据和服务端对此的响应都由它封装成HTTP报文，再交由下层协议进行处理。报文的作用是客户端与服务端沟通的载体，双方都要遵循统一规则对信息进行处理，这一规则称为HTTP。
客户端与服务端的交互往往非常复杂，为了使双方都能高效、明确、安全地通信（例如传递意图与状态、承载数据、携带认证信息、控制连接行为与缓存），需要依赖报文中的结构来实现，下面先从结构开始看。
地址解析协议：ARP
IP只能让数据在逻辑端点之间流动，但是IP之下还有网络接口层，这一层也有自己的地址（MAC地址：用于在网络中唯一标识一个网卡），从IP地址到MAC地址需要一个转换的过程，ARP就是提供这一服务的。
ARP协议实现了从IP地址到MAC地址的映射。一开始，起点并不知道目标的MAC地址，只有目标IP，要获取这个地址就涉及到了ARP的请求和应答。同样，ARP也有自己的分组，先看一下分组格式。
以太网数据帧
上面所有东西都准备好了，封装发送的其实是以太网数据帧。以太网目的地址、以太网源地址、帧类型这三者组成了帧首部。在首部之前还会插入前同步码和帧开始定界符，告知接收端做一些准备工作。帧检验序列 FCS被添加进尾部，用来检测帧是否出错。.
传输和接收
接收到上层传过来的数据报之后，根据MTU以及数据报大小来决定是否分割成小块，也就是IP数据报被分片的过程。
把数据报（块）封装成一帧，传给底层组件，底层组件将帧转换为比特流，并发送出去。
以太网上的设备接收到帧，检查帧里边的目标地址，如果与本机地址匹配，帧就会被处理，一层一层向上传递（分用过程）。
一个网络请求从源端一层层封装，再到终端一层层拆分，最后的所有过程基本梳理清楚，文章只是简单梳理了一下大概流程，并且只以HTTP报文通过TCP协议经过IP传送这一过程为例，实际还有很多概念没有覆盖，比如链路层的尾部封装、IP的动态选路、逆地址解析协议RARP、UDP协议相关的概念，建议大家可以阅读下面列出的参考资料，相信会有更多收获。
