网络是怎么连接的

网络是如何连接的前言：从浏览器输入一个网址到浏览器返回响应这中间发生了什么？即假设把整个网络当做一个黑盒，输入是url,输出的是response，那么在这个黑盒里面发生了什么？一串url是怎么请求到网络上的资源的？我们都知道tcp/ip协议，但是他们在整个网络传输过程中，具体承担什么角色？他们的原理是什么？对于tezign而言，为什么切换不同的host就能访问到不同的环境，都知道是dns，虽然访问的是相同的域名，但是在不同的host下被解析成不同的ip，进而访问到不同的机器上。但是ip是怎么找到机器的？应用程序发送的数据是怎么被传输到服务器上的等等，这中间的过程其实都是非常复杂的。

示例: 以Tezign的一个url为例(vms-service.tezign.com/material/da…) 当在浏览器或者终端等地方输入这个url，整个请求流程应该如下所示

Http请求生成注意到最前面是https，所以是使用加密的http协议访问Web服务器 vms-service.tezign.com 则是被请求的域名 material/dam/public/query-common-dic 则是请求的资源在这里指的是materila的有结果接口, 当点击Enter时候, 浏览器会根据当前系统版本及设置生成如下的一段Http request， GET /material/dam/public/query-common-dic HTTP/1.1 Host: vms-service.tezign.com Connection: keep-alive Pragma: no-cache Cache-Control: no-cache sec-ch-ua: " Not A;Brand";v="99", "Chromium";v="90", "Google Chrome";v="90" x-lang: zh-CN X-Token: d93fac5521b6d2338ca61dec3aa10690 sec-ch-ua-mobile: ?0 User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_6) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36 X-User-Id: 100829 Content-Type: application/json;charset=UTF-8 Accept: / Origin: vms-t6.tezign.com Sec-Fetch-Site: same-site Sec-Fetch-Mode: cors Sec-Fetch-Dest: empty Referer: vms-t6.tezign.com/ Accept-Encoding: gzip, deflate, br Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
获取域名对应的ip 如果直接输入的ip则可以跳过这步。服务器是不知道域名的，域名说白了就是全网共同维护的DNS。通过DNS查询ip的操作称做域名解析，流程为:
生成发送给DNS服务器的查询信息每台计算机上都自带了一个DNS客户端，由客户端生成查询信息(如果浏览器访问速度较慢的话，可以尝试加上114这个dns) 114.114.114.114 为国内通过的DNS解析服务器，访问国内网址好一点 8.8.8.8 为google提供的全球通过DNS解析，访问国外网址好一点
发送查询信息会首先发送到最近的一台DNS服务器，如果最近一台没有相应的域名信息，则根据域名分层进行查找，如vms-service.tezign.com ，这个域名后面其实是隐藏了/. 所以会先发到跟DNS服务器，在跟服务里面找到com的地址，然后com的服务器里面保存了tezign的信息，将请求进一步转发到tezign,tezign里面找到vms-service,然后再进行返回（这里面澄清一下所谓的全球的只有13台根服务器，🇺🇸占了9台，美国可以随时断中国的网络，纯属扯断,并且13台也只是一个泛化的概念，真实的机器可能几百几千台镜像服务器分布世界各地,中国也是负责F、I、K、L根镜像服务器的管理）
dns查找记录

Class: 网络类型互联网为IN 记录类型: A表示的是IP地址域名 Class 记录类型响应数据 vms-service.tezign.com IN A 10.80.82.192(env4)

接受DNS服务器返回的响应信息
取ip并保存到内存
委托协议栈进行信息发送首先我们要明确应用程序并不具备发送任何信息到网络上的能力，包括协议栈也不具备。真正能发的是网卡，但是网卡只认识 0跟1，所以应用程序想要发送的信息，需要经过协议栈进行包装。网络中传输的最小单位是包：

对于TCP/IP 我们可以这样理解: 发快递时候 TCP是快递单 IP是快递盒。快递单上描述了双方的各种信息，而快递盒决定了里面发送的物品不能超过快递盒的容量

创建套接字（创建套接字阶段）套接字(Socket)是一个虚拟概念，他的实体其实是各种通信控制信息(简单的理解就是ip:port)，通过两个套接字可以实现端与端的通信(一台机器上可能同时存在多个socket，但是一个端口同时只能存在一个socket，这也是为什么有时候tomcat异常退出后再次启动报端口被占用的原因，socket未关闭端口未被释放无法进行下次通信)
将管道连接到服务器端的套接字上（连接阶段）要想实现双方通信必须通信双方交换各自的同学控制信息(典型的信息ip、port)，就像发邮件或者快递一样，必填发送人地址接收方地址，这样接收方就能根据发送人地址进行回信。

连接的实际操作如下:

收发数据（通信阶段）
1. 因为在TCP/IP网络中都是以包的形式进行传输，所以首先要进行包的切割，发送包的时机跟不同的版本有关系，大致为两种判断（a. 是否达到一个包能发送的最大长度 b.等待的时间)，在尽量使用较少包的情况下保持较低延迟进行双方通信。

根据发送数据量的长度，还有每个包能发送的最大数据量(MSS)，就可以算出这次请求发送了多个包，每个包发送的位数是多少到多少。(抓包工具wireshark)

可以看到鼠标选中这行seq为20269 len为135，所以第二行seq我20269+135=20404 ack全部为11代表全部为发送或者接收(也可以注意到前面的source与dst 分别代表着发送与接收的ip)

可以看到source与dst分别与上面相反，代表着上面的响应或者发送，可以看到ACK为20404 seq为11正好跟上面完全相反。他们之间的规律是seq 代表着发送方发送的数据起始位数(第一次发送的起始位并不是0或者1而是一个随机数),ack代表着接收方接收到的位数+1(如ack为1000则代表接收了999的数据下一次希望接收到1000开头的数据) 在这里可能很多人想到了三次握手四次挥手，但是不必纠结为什么是三次，两次不行吗。他们的最终目的都是为了数据的安全有效传输。三次握手: 目的: 连接到服务器的指定端口，并建立TCP连接，同步双方的序列号和确认号并交换TCP窗口信息 1、第一次握手客户端发送一个没有数据的包(tcp头 syn = 1 seq = x)给服务端, 代表客户端进入syn-send(同步已发送)状态 2、第二次握手服务端接收报文后，如果同意建立连接会返回一个syn = 1 seq = y = x+1 ack = x +1的数据包，代表服务端也进入syn-send(同步已收到) 3、第三次握手客户端接收到服务端的响应后再次给服务端发送 seq = x + 1 ack = y+1 代表客户端收到服务端的确认信息，并再次发送给服务端表示我确认了你的确认这时双方都进入 ESTABLISHED状态，双方可以传输数据了为什么客户端要发送两次请求给服务端？第二次返回给服务端的确认信息之前，其实双方已经都是处于syn-send状态已经可以开始通信了，但是因为存在数据丢失(丢包)，所以存在重试机制，如果第一次请求失败，会在一段时间后重试第二次，如果恰好第一次失败是网络问题或者其他临时阻塞问题，那么就会产生同时两个请求并且第二次重试的正确请求可能会被遗弃，数据返回到被客户端放弃的第一次失败请求上。 4. 断开管道并删除套接字（断开阶段）删除阶段可能客户端主动断开，也可能服务端主动断开。

四次挥手:

以客户端主动发起断开连接为例 1、第一次挥手：客户端发送FIN =1 给服务端，表示我没数据发了，你还有没有数据发？没数据就👋🏻了 2、第二次挥手：服务器发送ACK = 1 表示我收到你的消息了，但是要不要关闭我还要看一下数据还要不要发，先给你回个信，你先等一会 3、第三次挥手：服务端发送FIN = 1 表示我没数据了，你关吧 4、第四次挥手：客户端发送 ACK = 1 表示我关好了你也关吧。可能有人觉得第二次挥手是不是没有必要可以将第二次跟第三次挥手结合到一个包发送这样效率不是更高吗，其实这里面也有一个问题存在就是，服务端接收到客户端发送的关闭请求后并不会立即关闭，但是也不能客户端傻等着，必须要立即返回一个应答ack 表示信息收到，否则的话客户端可能会重发该信息。整体流程如下：

通过网络进行信息传递上面的传输仅仅只是指的将数据通过协议栈组装成包，通过网卡转换为光或者电信号进行发送，而从网卡到服务器这段，则是需要整个互联网的协助。比如我们在weWork发送的一条信息, 它的旅程应该是在被组装成包之后，首先会通过ip找到最近的路由器，也就是weWork的路由器，weWork的路由器再会根据包里面目标地址的ip查找到下一个路由地址并覆盖掉包里面之前的MAC地址(也可以称为改写)，就这样通过以太网依次传递直到发送到最终目的地。
服务器接受到请求并返回响应操作跟客户端相反，由网卡接收到光或者电信号，并将其转换为数字信号0跟1。转换完成后会检查包的格式，有没有被分片，及是否自己为接收方等等信息。如果都符合的话，数据会被交到tcp模块进行处理，根据ip port等信息确定该数据是传输给哪个套接字的，找到后将数据read到应用程序。