前言

在个人电脑上，用浏览器冲浪是再常用不过的一个操作了，但在浏览器中输入网址按下回车键背后发生的网络事件你清楚吗？

背景知识

协议栈

1、网络协议分层，其好处：

• 促进标准化工作，允许各个供应商进行开发；
• 各层间相互独立，把网络操作分成低复杂单元；
• 灵活性好，某一层变化不会影响到其它层；
• 各层间通过一个接口在相邻层上下通信。

2、PDU，即protocol data unit，每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。各层的PDU如下：

• 上层：message
• 传输层：segment
• 网络层：packet
• 数据链路层frame
• 物理层：bit

3、封装和解封装

• 封装：数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层的向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫封装
  封装分为：分片（和MTU、MSS有关系）和加控制头信息
• 解封装：上述的逆向过程

OSI七层 vs TCP/IP五层架构

各层地址

• 物理层：无地址，比如以太网直接是通过双绞线连接，WLAN有单独的协议保证物理层的连接；
• 链路层：MAC地址，设备出厂时会设定好，而且这个地址可以映射到网卡供应商的（OUI字段）；
• 网络层：IP地址，具体分为IPv4和IPv6两种，一般有三种获取方法：静态配置、DHCP、PPPoE三种方式；
• 传输层：端口，标识某个服务（如DHCP使用UDP67和68两个端口）或程序；
• 应用层：无地址，主要依赖于网络层+传输层地址，来唯一标识一个应用，如某路由器的维护网址（http://192.168.1.1:80），实际上对应socket的原型。

涉及协议

以访问web服务器、DHCP获取PC的地址为例，其中涉及的协议有：
TCP、IP、ARP、DNS、DHCP等，具体而言：

• ARP：用于根据IP地址去查询对应主机的MAC地址；
• DHCP：用于上网主机动态获取IP地址；
• DNS：用于根据域名，解析出对应服务器的IP地址。

全过程解析

准备工作（Human）

这里以有线连接路由器LAN口为例来说明。
要上网，首先要用网线连接路由器的LAN口和PC的网口，物理层连好后，对应LAN口会发LINK UP消息给系统，进而触发下面后续操作。
这一步是人工介入的，后面多数由操作系统自动完成。

DHCP拿地址（OS）

• 链路层地址，前面提过，在网卡出厂时写死的，不需要单独的流程去获取。但PC上网需要的三层地址（IP地址），是需要额外的流程的，这里的DHCP过程就是获取IP地址用的。
• DHCP过程是操作系统自动完成的，不需要人工干预。
• DHCP这一步不再继续向下展开，实际上DHCP背后发送报文走的流程和网页数据走的TCP报文本质上是类似的。

打开网页，输入网址（www.csdn.net），按下回车（Human）

这一步是人工介入的，实际不光是打开网页，打开其他需要网络的APP，也是类似的过程。

DNS解析（Browser）

• 按下回车，此时浏览器程序会调用gethostbyname这类函数，进行dns解析。这里涉及DNS协议的实现，根据配置文件情况，可能从本地缓存查询，也可能向DNS服务器发起DNS请求（或UDP或TCP）；

    hptr=gethostbyname(“www.csdn.net”)

/*create socket*/
struct sockaddr_in si;
si.sin_family = AF_INET;
si.sin_port = htons(80);
si.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(ipstr);
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if (sock == -1 || sock == -2)
	return ;

/* connect server */
connect(sock, (SOCKADDR*)&si, sizeof(si));

/*send request to http server*/
char request[1024] = "GET /?st=1 HTTP/1.1\r\nHost:";
strcat(request, host);
strcat(request, "\r\nConnection:Close\r\n\r\n");
int ret = send(sock, request, strlen(request), 0);

/*get web page contents*/
FILE *f = fopen("recieved.txt", "w");
int isstart = 0;
while (ret > 0)
{
	const int bufsize = 1024;
	char* buf = (char*)calloc(bufsize, 1);
	ret = recv(sock, buf, bufsize - 1, 0);
	fprintf(f, "%s", buf);
	free(buf);
}
fclose(f);
closesocket(sock);

Active Routes:
Network Destination        Netmask          Gateway       Interface  Metric
          0.0.0.0          0.0.0.0    10.42.113.129   10.42.113.132       20
    10.42.113.128  255.255.255.192    10.42.113.132   10.42.113.132       20
    10.42.113.132  255.255.255.255        127.0.0.1       127.0.0.1       20
   10.255.255.255  255.255.255.255    10.42.113.132   10.42.113.132       20
        127.0.0.0        255.0.0.0        127.0.0.1       127.0.0.1       1
        224.0.0.0        240.0.0.0    10.42.113.132   10.42.113.132       20
  255.255.255.255  255.255.255.255    10.42.113.132   10.42.113.132       1
Default Gateway:     10.42.113.129 

C:\Users\1024>arp -a
接口: 10.40.164.55 --- 0xb
  Internet 地址         物理地址              类型
  10.42.164.2           74-41-14-16-ad-c0     动态
  10.42.164.3           00-11-5e-00-01-01     动态