《图解http》--了解web及网络基础

前言

本章主要介绍web是建立在何种技术之上,以及HTTP协议是如何诞生并发展的,从背景深入了解这部分内容。

1.1 使用HTTP协议访问Web

日常生活中我们在浏览器的搜索引擎框输入(www.xxx.com)URL,Web页面是如何呈现在眼前?

访问web资源图

Web的传输用到了HTTP(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议),从客户端到服务器端的一系列操作都在HTTP协议上完成。

1.2 HTTP的诞生

在深入学习HTTP之前,先来介绍HTTP诞生背景。

1.2.1 为知识共享而规划的 Web
1989年3月,互联网并没有普及,在这之前,HTTP诞生。

1.2.2 Web成长时代
1.1990年11月,CERN成功研制了世界上第一台Web服务器和Web浏览器。
2.1993年1月,现代浏览器的祖先 NCSA(National Center for Supercomputer Applications,美国国家超级计算机应用中心)研发的Mosaic 问世了。
3.1994 年 的 12 月,网景通信公司发布了 Netscape Navigator 1.0,1995年微软公司发布 Internet Explorer 1.0 和 2.0。
4.时光流转,从 1995 年左右起,微软公司与网景通信公司之间爆发的浏览器大战愈演愈烈。两家公司都各自对 HTML 做了扩展,于是导致在HTML 页面时,必须考虑兼容他们两家公司的浏览器。
5.2000 年前后,这场浏览器战争随着网景通信公司的衰落而暂告一段落。但就在 2004 年,Mozilla 基金会发布了 Firefox 浏览器,第二次浏览器大战随即爆发。

1.2.3 驻足不前的 HTTP
1.HTTP/0.9
HTTP于1990年问世,当时HTTP并没有作为正式的标准。
2.HTTP/1.0
HTTP/1.0正式作为标准被公布是在1996年5月,版本为HTTP/1.0,记载于RFC1945。
3.HTTP/1.1
1997 年 1 月公布的 HTTP/1.1 是目前主流的 HTTP 协议版本。

1.3 网络基础 TCP/IP

1.3.1 TCP/IP协议族
在计算机网络中通信和传输,就要基于相同的方法和规则,比如,如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信,所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议(protocol)。

TCP/IP是各类协议族的总称

1.3.2 TCP/IP分层管理

OSI、TCP/IP模型图

TCP/IP协议族按层次分为4层:应用层、传输层、网络层、数据链路层。

把 TCP/IP 层次化是有好处的。比如,如果互联网只由一个协议统筹,某个地方需要改变设计时,就必须把所有部分整体替换掉。而分层之后只需把变动的层替换掉即可。把各层之间的接口部分规划好之后,每个层次内部的设计就能够自由改动了。
值得一提的是,层次化之后,设计也变得相对简单了。处于应用层上的应用可以只考虑分派给自己的任务,而不需要弄清对方在地球上哪个地方、对方的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达等问题。

TCP/IP 协议族各层的作用如下
1.应用层:向用户提供应用服务时通信的活动,HTTP协议也处于改层。
2.传输层:传输层对应上面的应用层,提供网络连接两台计算机的网络传输。
在传输层有两个性质不同的协议:TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)。
3.网络层(又名网络互连层):网络层处理在网络上流动的数据包,数据包是网络传输上的最小数据单位。
4.数据链路层(又名网络接口层):用来处理连接网络的硬件部分。比如:操作系统、网络适配器、网卡。

1.3.3 TCP/IP 通信传输流

通信传输图

利用 TCP/IP 协议族进行网络通信时,会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走,接收端则往应用层往上走。
我们用 HTTP 举例来说明,首先作为发送端的客户端在应用层(HTTP 协议)发出一个想看某个 Web 页面的 HTTP 请求。
接着,为了传输方便,在传输层(TCP 协议)把从应用层处收到的数据(HTTP 请求报文)进行分割,并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。
在网络层(IP 协议),增加作为通信目的地的 MAC 地址后转发给链路层。这样一来,发往网络的通信请求就准备齐全了。
接收端的服务器在链路层接收到数据,按序往上层发送,一直到应用层。当传输到应用层,才能算真正接收到由客户端发送过来的 HTTP请求。


通信传输在各层的工作

在层层传输数据时,每经过一层就会打上上一层的首部信息。层层封装,接收端则反之。层层去除。

1.4 与 HTTP 关系密切的协议 : IP、TCP 和DNS

下面我们分别针对在 TCP/IP 协议族中与 HTTP 密不可分的 3 个协议(IP、TCP 和 DNS)进行说明。

1.4.1 负责传输的 IP 协议
按层次分,IP(Internet Protocol)网际协议位于网络层。InternetProtocol 这个名称可能听起来有点夸张,但事实正是如此,因为几乎所有使用网络的系统都会用到 IP 协议。TCP/IP 协议族中的 IP 指的就是网际协议,协议名称中占据了一半位置,其重要性可见一斑。可能有人会把“IP”和“IP 地址”搞混,“IP”其实是一种协议的名称。
IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里,则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC地址(Media Access Control Address)。
IP 地址指明了节点被分配到的地址,MAC 地址是指网卡所属的固定地址。IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。IP 地址可变换,但 MAC地址基本上不会更改。
使用 ARP 协议凭借 MAC 地址进行通信IP 间的通信依赖 MAC 地址。在网络上,通信的双方在同一局域网(LAN)内的情况是很少的,通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时,会利用下一站中转设备的 MAC地址来搜索下一个中转目标。这时,会采用 ARP 协议(AddressResolution Protocol)。ARP 是一种用以解析地址的协议,根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址。没有人能够全面掌握互联网中的传输状况在到达通信目标前的中转过程中,那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输路线。
这种机制称为路由选择(routing),有点像快递公司的送货过程。想要寄快递的人,只要将自己的货物送到集散中心,就可以知道快递公司是否肯收件发货,该快递公司的集散中心检查货物的送达地址,明确下站该送往哪个区域的集散中心。接着,那个区域的集散中心自会判断是否能送到对方的家中。
我们是想通过这个比喻说明,无论哪台计算机、哪台网络设备,它们都无法全面掌握互联网中的细节。

传输过程

文字节选《图解Http》,下一章开始自己总结,然后写文章。

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