互联网是如何连接的：计网概述

## 当你在浏览器输入网址之后会发生什么 最直观的感受当然是跳转到网址所指向的页面啦，但在网络比较卡的时候，你可能注意到过，浏览器的左下角通常会有一些等待什么什么请求之类的小字。这时候，一个问题让你搜索到了这篇博文，我输入网址之后，浏览器到底干了什么？更要命的是，我想知道互联网到底是如何把每个人连接起来的？ 我们先来认识一下你的浏览器，虽然大多数时间你都在使用它愉快的网上冲浪。可能在你的印象里，这个玩意儿就是只能开开网页，看看视频，功能强大，但略显单一。现在，随便找个PDF文件然后打开，你的默认方式应该是你心爱的浏览器。如果不是，可以右键选择打开方式，再用浏览器打开。 应该都能打开吧？这么一说，好像我们从来没注意过这家伙居然还有别的用处。为什么潜意思里觉得它就是看看网页呢？这里要更新一下名词，实际上我们输入的网址，更准确的叫法应该是URL。 >URL: Uniform Resource Locator,统一资源定位符。词听起来有点绕口，你可以看看现在打开PDF标签页的地址栏，看看它的开头是不是跟网址不一样 URL有各种各样的写法“http:”、“https:"、“ftp：”、“file：”、“mailto：”,开头部分表示了浏览器应当采取的访问方式。那么输入网址之后，首先发生了什么事就呼之欲出了。 ## 浏览器先得解析URL 比如我们要访问博客园的首页，那么应该在地址栏输入https://www.cnblogs.com。浏览器看到URL的开头是https，就会明白这是一个web请求，后面的`www.cnblogs.com`指的是Web服务器域名。 域名可以看成是IP地址的别名，你可以在搜索引擎里输入IP，你会看到一连串的数字。没有人会希望上个网还要先拿小本本把经常用到的IP地址记下来，再说，输入这一连串的数字也很麻烦，一不小心就输错了。所以我们使用域名来代替IP地址，帮助记忆。 > IP地址：你可以类比于现实中的住房地址，因特网上的计算机也拥有一个惟一标识符来区别它的网上邻居(其他的电脑)。 APP支持IPv6网络是怎么回事？你可能在APP启动界面的底部看到过这行小字，实际上IPv6之前是IPv4(互联网通信协议第四版),就是一个给大家分配地址的协议，在这个版本里IP用32位的整数表示。32位？看起来很长的样子，然而2011年的时候，IANA就宣布IPv4地址43亿IP地址已经分配完毕。 后续的IPv6可谓是超级加强版，32位扩展到了128位意味着能给地球上每一粒沙子编号，他能分配大约3.4×10^38个IP地址！ ## 向DNS查询Web服务器的IP地址 域名对应着IP地址，那么如何才能知道这个域名对应的IP地址是什么呢？自然是得问拿小本本记下这些东西的人啦。 >DNS : 一个可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。 只用一台DNS服务器去存储数不胜数的IP地址是不可能的，所以在分散保存的情况下，一台DNS是如何处理它查询不到的域名信息呢？ 实际上，如同域名一样，DNS也是分级的。域名的最左边部分表示机器名字，它随后的部分则是该计算机所属的组织，可能还会有子组织。最右边则代表顶级域名，指定该计算机所属组织的类型。大部分的顶级域都被用于美国的公司和组织，其他国家的计算机一般是用国家的特有顶级域，比如cn(中国)。 | 顶级域 | 主要应用 | | :----- | :--------------- | | edu | 教育机构 | | com | 商业公司 | | org | 非盈利组织 | | net | 网络供应商 | | cn | 中国国家顶级域名 | 负责管理下级域的DNS服务器找不到该域名对应的IP地址就会发送一个请求到它们的上级DNS服务器中去寻找，然后上级DNS还找不到就到更上一级的DNS服务器中，以此类推。最上一级叫做根域，根域服务器的地址在配置DNS服务器的时候就已经写入其配置文件里面了。 > 分配给根域DNS服务器的IP地址在全世界仅有13个，很遗憾中国没有。日本占据一个，其他的全是欧美。 > > 虽然IP地址只有13个，但实际上服务器的数量远远多于13个，因为根域DNS是使用多台服务器对应一个IP地址的。  不知道你是否有过浏览器突然不能访问网页的经历，更离谱的是QQ居然能用，就他浏览器不行。这是为什么呢？多半是DNS服务器地址的问题，在 控制面板\网络和 Internet\网络连接 右键属性选择IPv4 改成下图一般就好了  为什么QQ没问题呢？因为QQ是直接通过IP连接的。 ## 你访问的其实是文件 现在不如点开一下我首页的第一篇博客吧，或者直接访问`https://www.cnblogs.com/AD-milk/p/13171059.html`然后按下F12打开开发者模式，让我们看看都有些什么？  我们请求了一个html文件，1317...好像就是输入的网址里的那个。这么说的话，这一个一个斜杆好像确实是像文件路径的结构!   但如果你访问博客园的首页，你会发现路径名那里只有一个/，这表示根目录，好像并没有指定文件呀。这种省略文件名的情况下，一般是默认访问根目录下的index.html或者default.html这样的文件。 >html：[超文本标记语言](https://baike.baidu.com/item/超文本标记语言/6972570)，你可以简单的认为是可以在文本中嵌入音频，图片和链接的语言 按理说我们只是请求了13171059.html这个文件，但从图中来看我们好像请求了不止一个文件，这是为什么？回想一下，你会有过因为网卡而导致加载的页面只有文字的情况？这一般是因为网络问题，css文件以及图片没有被传输过来。浏览器在加载文件之前并不知道这里还需要什么图片或者文件,只有加载之后才会继续发送请求。  >css文件是一种用来指定html样式的文件。缺少了它页面就没有好看的风格了。 > >1 条请求消息中只能写 1 个 URI。如果需要获取多个文件，必须对每个文件单独发送 1 条请求。 > >URI：Uniform Resource Identifier，统一资源标识符，URL是特殊的URI ## 眨眼间的旅途 你说的我都知道了，可你还是没有回答我，互联网到底是如何互联的？ 首先来考虑一个简单的场景：两台电脑之间如何互相通讯？当然是接跟线把两个都连上啦，那再来五台怎么办？往电脑上再打五个接口？这显然不现实，我们可以让集线器帮我们的忙。它具有多个端口，可以实现其内部所有网络设备的连通。不过集线器是个榆木脑袋，它唯一知道的事情就是：当某一个端口发出数据时，它就把这个数据复制到与其连接的其他端口，这样所有连接到集线器的设备都可以获得这个数据包。这跟个大喇叭一样，太烦人了，说点悄悄话都不行。 > 之所以电缆不如光纤通信速率高，是因为电信号在提升通信速率的同时，其衰减率也会提高（信号在传播过程中减弱），导致信号无法传到目的地。相对地，光信号本来的衰减率就很低，提高通信速率也并不会提高衰减率。此外，光纤还不受电磁噪声的影响，因此光纤能够进行高速通信。 > > 不是光信号本来就比电信号快啦！！！ 为了解决广播所带来的安全问题，以及减少不必要的流量，我们可以换个聪明点的家伙：交换机。交换机比集线器智能的地方在于，它记下了与其相连的主机的物理地址MAC，他把这些存储在地址表里面。那么现在，当数据报从一个端口发出时，它能根据数据报提供的目标MAC，直接将数据发往预期的目的端口。终于可以和喜欢的女同学说悄悄话了，呼~~。 但集线器和交换机只能在局域网中交换信息，无法在外部网络交换。因为要在互联网上通讯需要识别IP地址，显然集线器和交换机没有这个功能。所以我们需要用到路由器：它是一个能根据IP地址，将数据报从一个路由转发到另外一个路由的设备。这意味着它具有过滤功能，但一个数据报达到该路由时，它会检查这是否是发给自己的，如果不是的话就将它转发给其他路由。所以它相当于一个网络的网关。 > 现在的路由器大多集成了三者的功能，成了“瑞士军刀”。让人想不到的是，尽管交换机比路由器简单，但实际上路由器早于交换机问世。 现在从我们电脑发出的请求数据报就沿着电路，被多个路由器转发，最后到达目的地。  至此，这眨眼间的漫长旅途迎来了终点。但其实网络通讯远不止这些，这里省去了很多东西，其中最重要的就是各式各样的协议了。缺少协议会使得网络世界通讯困难，就好比现实生活中你觉得点头表示OK，摇头表示NO，但另外一个人却持相反的认识，这时候你们俩的交流就会遇上大麻烦！ > 协议：定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和顺序，以及报文发送和接收一条报文或其他事件采取的动作