# 一、情景：

ISP网络为学校提供了DNS服务，所以，DNS服务器驻留在ISP网络内，而不再学校网络内。DHCP服务器运行在学校的路由器上。

小明拿了一台电脑，通过网线，接入到校园网内部。其目的是为了访问谷歌网站，即谷歌的web服务器

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/c7993ea7956bd68e355e1b190b207e26.gif)

# 二、访问谷歌（百度）服务器前的准备工作——计算机对人类语言的加工

## 1、计算机网络发展第一阶段人机交互的过程：

应用层：把人类语言转换成编码，ASCII     UTF-8

表示层：把编码转换成二进制

介质访问控制层：把二进制转换电信号

物理层：传输电信号

## 2、OSI参考模型

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/e00a29bb7147b3320c0c879f024fcea6.jpg)

### （1）每层作用：

应用层：为应用程序提供网络服务。

表示层：定义数据的格式，对数据进行压缩、解压缩、加密、解密、编码、解码。

会话层：对通信双方间的会话进行建立、维护、拆除-----session  id---区分同一应用程序的不同进程

传输层：建立端到端的连接---端口号----逻辑连接；提供分段---MSS---1500字节

端口号：0-65535，0和65535不能用，系统保留

知名端口号：1-1023

HTTP---80--TCP

HTTPS--443--TCP

FTP--20   \\21----TCP

TFTP------UDP

DNS---53---TCP\\UDP

SMTP:邮件的发送端---25--tcp

POP3:邮件的接收端--110--tcp

telnet---23----tcp

DHCP---67（服务器端）   68(客户端)

动态端口号：1024以上的随机端口号

网络层：根据IP地址转发数据、提供分片功能----MTU----1500字节---范围转发

数据链路层：根据MAC地址转发数据；封装成帧、差错检测、透明传输--精确转发

物理层：传输电信号、光信号、传输比特流，定义了一些参数标准（电压、线缆。信号的传输模式）

单工模式：通信的一方具备收或发两个功能。收音机

半双工模式：通信的双方具备收和发两个功能，但不是同时具备，对讲机

双工模式：通信的双方同时具备收和发两个功能。

### （2）通讯过程（封装与解封装）

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/1310893bf7c8601cc7002985744ae302.gif)

封装：在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式

解封装：拆掉封装的额外信息，还原成原始数据

过程：

数据发送时，从上至下逐层封装；

数据接受时，从下至上逐层解封装；

只有拆除外层封装，才能看到内层封装

## 3、TCP/IP参考模型

### （1）两种模型及其区别

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/a31cfecf70573943d90b924fb5eb2488.jpg)

### （2）通讯过程（封装与解封装）

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/f08293ebfa20bffdb3b6f48828b6494e.jpg)

## 4、TCP/IP的跨层封装

### （1）两种模型之间的不同点：

1.  TCP/IP支持跨层封装，而OSI不行；
2.  OSI参考模型的核心思想是分层，而分层的目的就是上层协议在其下层协议提供的服务的基础上提供增值服务。所以，OSI在设计协议的时候，层次之间还是存在依赖性的；
3.  TCP/IP模型其本身就是先有的协议，后有的模型。TCP/IP协议簇里的协议本身都是相互独立的，每层中的协议可以根据系统的需要进行组合匹配。

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/11a32e89627e1e503c90921fcd162b1e.jpg)

### （2）跨层封装的目的

提高封装和解封装的速度，加快传输效率。

### （3）跨层封装的应用

**跨四层封装---跳过传输层----端口号、分段**

特点：直连的路由设备之间

典型代表：OSPF协议

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/919d3af525b4c00c359136407c1c9cbd.gif)

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/3180c904c77777670aebae148b6c853a.gif)

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/d07aeaba8f97a3e0b864b7c1f5cc8771.gif)

分片代替分段。protocol代替端口号功能。

正常封装，其上层是TCP或者UDP协议。TCP协议对应的协议号是6，UDP协议对应的协议号是17。但是我们这个协议号的取值范围是0 - 255（8位二进制），剩余的这些协议号都是用来标定跨层封装协议的。比如我们OSPF协议，对应的协议号是89。ICMP协议，对应协议号是1

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/771fde71d2191e65be7409452629f8ef.gif)

**跨三四层封装** ----跳过了传输层、网络层

特点：直连的交换设备之间

典型代表：stp协议

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/2c72e36d8d17ce5887cbd33252d34717.gif)

传输层----端口号、分段

网络层---IP寻址、分片

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/705d6086e84e5e83dfbbce781520aaa6.gif)

三四层的工作需要二层完成，以太网Ⅱ帧里类型字段，可以用来区分上层协议，勉强能完成四层工作，但是三层四层的分片分段工作并无法完成。这时候我们就需要使用另外一种以太网的帧结构了，802.3帧。

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/63c7b4a457d4898e822eacd118693037.gif)

LLC:逻辑链路控制子层：为传输提供可靠的保证。减少帧的丢失、重复、失序。负责分片和提供帧类型号

MAC：媒体接入控制子层：负责识别网络层的协议、封装成帧、差错检测、透明传输的功能。

# 三、访问一个谷歌（百度）服务器的流程？

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/33f3ec0dfb51502ba67d3e20146f2cc7.jpg)

## 1、主机需要一个IP地址才能上网（本场景中通过DHCP服务获取IP地址）

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/f5c3a3ec8bf225a332c1545ceb42737b.jpg)

## （1）DHCP协议回顾：

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/08161918f7d3303c8baaf74d96a96406.jpg)

数据包的封装（以discover包为例）

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/dcf2ec43caf48f22829020ab24f4d414.gif)

## （2）DHCP的第一个报文通过网线来到了---交换机

工作原理：

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/4299f1d1fe62b2ec1d6c3f78631e2b4e.jpg)

交换机收到此广播包后，执行泛洪操作（广播）

1.  遇到广播帧 --- 即目标MAC地址为广播地址（全F）的数据帧
2.  遇到组播帧 --- 即目标MAC地址为组播地址的数据帧
3.  遇到未知的单播帧 --- 即在本地MAC地址表中没有记录的，广播发送

## （3）交换机泛洪后，数据将顺着网线，来到网关---路由器

工作原理：

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/d1ea609e9d8bc3d8eca17bed1819381e.jpg)

物理层+数据链路层+网络层+传输层+应用层+数据

路由器收到一个数据包，会根据数据包中的目标IP地址查表转发，此时会根据最长掩码匹配规则遍历整个路由表，如果发现有对应的路由条目则转发，如果没有则看路由表中是否存在缺省路由条目，如果存在缺省路由则转发，如果不存在丢弃此数据包。

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/3458f682c3387526275a8604ab7ddd39.gif)

DHCP offer包

物理层+目标MAC：00：16：D3：23：68：8A  源MAC：00：22：6B：45：1F：1B+目标地址：68.85.2.101（服务器临时借用自己给客户端提供的IP地址，用于封装使用） 源IP地址：68.85.2.1+目标端口号:68  源端口号：67+应用层+数据

DHCP Request包

物理层+目标MAC：FF-FF-FF-FF-FF-FF  源MAC：00：16：D3：23：68：8A+目标地址：255.255.255.255  源IP地址： 68.85.2.101（临时借用自己给客户端提供的IP地址，用于封装使用）+目标端口号:67  源端口号：68+应用层+数据

DHCP Ack包

物理层+目标MAC：00：16：D3：23：68：8A  源MAC：00：22：6B：45：1F：1B+目标地址：68.85.2.101（服务器临时借用自己给客户端提供的IP地址，用于封装使用） 源IP地址：68.85.2.1+目标端口号:68  源端口号：67+应用层+数据

## 2、首先要得到 www.goole.com( www.baidu.com)的ip地址

客户端需要发送一个dns数据包给dns服务器，可能dns服务器的ip地址和客户端的ip地址不在同一个网段内，那么客户端会将dns数据包发给默认网关，如果客户端arp缓存表里没有默认网关的mac地址，客户端需要发送arp广播获取默认网关的mac地址，然后将dns数据包封装后交给默认网关，网关路由器解封装后查看路由表，然后逐条转发到dns服务器，dns解析dns数据包，将www.goole.com( www.baidu.com)IP地址返回给了客户端。

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/e950c17adfdb97402f768d7a626b1a54.jpg)

### （1）DNS协议简介：

域名解析系统----用于域名和IP地址的相互解析，采用C/S模式，是一个具有树状层次结构的、联机分布式的数据库系统；

基于TCP/UDP协议的53号端口，绝大多数的 DNS 查询来说都会使用 UDP 数据报进行传输，TCP 协议只会在在多个命名服务器之间快速迁移记录。

在浏览器的地址栏中输 www.goole.com( www.baidu.com)

URL:统一资源定位符，

结构：协议+网站的域名信息+WEB服务器文件所在路径

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/37021235456911039248dd3d9008a64d.gif)

### （2）DNS产生背景：

通过IP地址访问目标主机，不便于记忆；

通过容易记忆的域名来标识主机位置；

### （3）域名的属性层次化结构：

域是因特网中一种管理范围的划分：根域、顶级域名、二级域名、三级域名等等

域名结构：顶级域名、二级域名、三级域名等等

域名的特点：不同等级的域名之间使用点号隔开，级别最高的写在右边，低的在左边；

             每一级域名都由字母和数字组成，不区分大小写；

             域名的根域用'.'表示，以点号结尾的域名被称为完全合格域名（FQND）

域名结构树：

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/59ba75ca9b7e59c57f1d7d0c44b71ffb.gif)

根域

顶级域：主机所在的国际/区域，注册人的性质

二级域：注册人自行创建的名称

主机名：区域内部的主机名称

完全合格域名：[www.sina.com.cn.](http://www.sina.com.cn. "www.sina.com.cn.")

### （4）域名解析原理

域名解析工作通过调用服务器上的解析器软件完成的；

DNS域名解析按照域名空间的分层树状结构自顶至下进行；

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/6aeb3ba0a5a523677fbd48880c6b5333.gif)

DNS域名解析的完整过程：

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/bcea7333def0195788c348699f933b28.gif)

### （5）DNS域名解析的两种工作模式

递归查询：UDP

客户端到本地DNS服务器之间的查询交互采用递归查询

DNS服务器一般会返回一个确切的查询结果

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/790cd303b7256f643384855035ad3263.gif)

迭代查询：TCP

DNS服务器会返回一个已知的其他DNS服务器，由请求者自行查询

一般本地DNS服务器到根域名DNS服务器之间的查询交互采用迭代查询

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/793169047c7291529d8dd3b4f20172c3.gif)

**这里我们回到情景里，看看小明是如何向本地DNS服务器发起查询操作的**

物理层+目标MAC：00：22：6B：45：1F：1B源MAC：00：16：D3：23：68：8A +目标IP：68.87.71.226 源IP：68.85.2.101  +目标端口号：53  源端口号：1025+应用层+数据

通过ARP协议，我们获取到了网关的MAC地址，之后，我们的DNS请求报文可以完成封装了。

## 3、客户端知道谷歌（百度）的ip地址后，会触发客户端与服务器建立TCP连接（TCP三次握手过程）

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/38a11e1fc237e2b6e8a0bb3d8cd9efc4.jpg)

## 4、建立连接后，客户端使用http协议发送数据包给服务器

客户端发送数据包给谷歌（百度）服务器，谷歌（百度）服务器收到数据包后将数据返回给客户端的浏览器，浏览器通过渲染，最终用户看到了网站上的主页信息。

**HTTP协议简介：**

**超文本传输协议，**一个典型的C/S架构的协议，HTTP协议传输层是基于**TCP协议**来进行工作的，使用的端口号是**80端口**。

1.  超文本(HyperText)：是一种按照URL指示，将超文本文档从一台主机(Web服务器)传输到另一台主机(浏览器)的应用层协议，以实现超链接的功能。
2.  超文本传输协议HTTP：包含有超链接(Link)和各种多媒体元素标记(Markup)的文本。这些超文本文件彼此链接，形成网状(Web)，因此又被称为网页(Web Page)。这些链接使用URL表示。最常见的超文本格式是超文本标记语言HTML。

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/b3d5285a267f8263c74ad8807d18a1d7.gif)

**HTTP****的请求报文**

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/8b4289b0257336569801cea1b474efd5.gif)

如果baidu服务器正常收到该请求报文，也可以正常应答请求内容，则将回复一个**HTTP应答报文**

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/36e2d121647a256196b8fb2e7aa3e44d.gif)

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/a7031e33b61e6df8864e46836ad61960.gif)

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/e87d2d273bd8b8d831fcb27626527ec2.gif)

## 5、当所有数据都接受完毕后，取消连接（TCP的四次挥手）

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/0f42fabee51bac70ac8a93609f5812e1.jpg)

# 四、静态路由综合实验

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12796585/6a698eb811f88a34ea8a60268882d1e5.gif)

ISP网络为学校提供了DNS服务，所以，DNS服务器驻留在ISP网络内，而不再学校网络内。DHCP服务器运行在学校的路由器上。

HCIP | 入门基础知识

网络与通信

运维

后端

主机通过DHCP获取IP，经路由器转发DNS查询，递归与迭代解析域名得到IP，随后建立TCP连接，以HTTP协议访问谷歌或百度服务器，完成数据传输后释放连接，全程涉及OSI分层封装、跨层封装及ARP寻址。

人机交互

数据库

服务器

路由器

路由

ICMP

DHCP

热销域名限时优惠，新客首年免费！


domain

DNS解析新购特惠59元起，续费优惠低至5.3折！

文章

问答

视频

教程

学习中心

腾讯云实验室

直播

竞赛

腾讯云代码分析专区

腾讯iOA零信任安全管理系统专区

腾讯云架构师技术同盟交流圈

腾讯云数据库专区

腾讯云智能顾问专区

腾讯云原生专区

腾讯混元专区

腾讯云TCE专区

腾讯云Lighthouse专区

腾讯云HAI专区

腾讯云Edgeone专区

腾讯云存储专区

腾讯云智能专区

腾讯轻联专区 

腾讯云开发专区

TAPD专区

腾讯轻量云游戏服专区

EdgeOne AI 安全实战专区

腾讯云最具价值专家

腾讯云架构师技术同盟

腾讯云创作之星

腾讯云开发者先锋

腾讯云代码助手

云原生构建

TAPD 敏捷项目管理

Cloud Studio

SDK中心

API中心

命令行工具

涵盖代码开发、场景应用、自动测试全流程，助你从零构建专属AI助手

一站式MCP教程库，解锁AI应用新玩法

聚焦“写作效率、视觉美观与运行性能”三方面进行全面升级，为您提供更高效、稳定的创作环境

社区富文本&Markdown编辑器全新改版上线，欢迎大家体验!

诚挚邀请您参与本次调研，分享您的真实使用感受与建议。您的反馈至关重要，感谢您的支持与参与！

社区新版编辑器体验调研

HCIP | 入门基础知识-腾讯云开发者社区-腾讯云

HCIP | 入门基础知识

HCIP | 入门基础知识

社区

活动

圈层

关于

腾讯云开发者

热门产品

热门推荐

更多推荐