[HTTP-1]-了解WEB及网络基础（下）

Posted 2021-04-26 他们已经在路上了

文章结构

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与HTTP密切相关的协议：IP、TCP和DNS

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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。

IP协议——负责传输

按层次分，IP（Internet Protocol）网际协议位于网络层。网际协议这个词会显得很夸张，但事实上确实如此，因为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。需要注意的是很大程度大家看到IP第一反应是IP地址，但其实IP在这里其实是指IP协议（网际协议）。

IP协议的作用就是把各类数据包都传送给对方。而要确保确实传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中最重要的条件是 IP地址和 MAC地址。

IP地址和MAC地址进行配对。IP地址可以更换，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，通信双方在同一局域网内（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。ARP是一种解析地址的协议，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），有点儿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。

这个比喻是想说，无论哪台计算机、哪台网络设备，他们都无法全面掌握互联网中的细节。

TCP协议——为可靠性保驾护航

按照层次分，TCP位于传输层，提供可靠的字节流服务。

所谓的字节流服务（Byte Stream Service）是指， 为了方便传输，将大块数据分割成以报文段为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。换句话说， TCP协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且TCP协议能够确认数据最终是否送达到对方。

确保数据能到达目标

为了准确无误地将数据送达目标处，TCP协议采用了三次握手的策略。用TCP协议把数据包送出去后，TCP不会对传送后的情况置之不理，他一定会向对方确认是否成功送达。

握手过程中使用了TCP的标志（flag）——SYN（synchronize）和ACK（acknowledgement）。

三次握手的过程：

发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再传回一个带ACK标志的数据包，代表握手结束。

如果这个过程中某个阶段中断了,那么TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包.除了三次握手,TCP协议还有其他各种手段来保证通信的可靠性。

DNS 服务——负责域名解析

DNS定义:

DNS服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议.它提供域名到IP地址之间的解析服务.

计算机可以被赋予IP地址,也可以被赋予主机名和域名.比如www.baidu.com。

用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机,而不是直接通过IP地址访问.因为与IP地址的一组纯数字相比,用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯.

但要让计算机去理解名称,相对而言就变得困难了.因为计算机更擅长处理一长串数字.

为了解决上述问题,DNS服务出现了.DNS协议提供通过域名查找IP地址,或逆向从IP地址反查域名的服务.

各种协议与HTTP协议的关系

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对上述HTTP协议密不可分的TCP/IP协议族的交互关系用下边一张图来总结一下:

URL和URI

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或许和URI(统一资源标识符)相比,我们更熟悉URL(统一资源定位符).URL正式使用Web浏览器等访问Web页面时需要输入的网页地址.比如,www.baidu.com就是URL.

URI(统一资源标识符)

URI定义:

URI是 Uniform Resource Identifier的缩写.RFC2396分别对这三个单词进行了如下定义.

Uniform: 规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源，而不用根据上下文 环境来识别资源指定的访问方式。另外，加入新增的协议方案(如 http: 或 ftp:)也更容易。

Resource: 资源的定义是“可标识的任何东西”。除了文档文件、图像或服务(例 如当天的天气预报)等能够区别于其他类型的，全都可作为资源。另 外，资源不仅可以是单一的，也可以是多数的集合体。

Identifier: 表示可标识的对象。也称为标识符。

综上所述,URI就是由某个协议方案表示的资源的定位标识符.协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称.

IANA-Uniform Resource Identifier (URI) SCHEMES(统一资源 标识符方案):

URI 用字符串标识某一互联网资源，而URL表示资源的地点(互联网上所处的位置)。可见URL是URI的子集。

“RFC3986:统一资源标识符(URI)通用语法”中列举了几种URI例子，如下: 1、ftp://ftp.is.co.za/rfc/rfc1808.txt 2、http://www.ietf.org/rfc/rfc2396.txt 3、ldap://[2001:db8::7]/c=GB?objectClass?one 4、mailto:[e-mail] 5、news:comp.infosystems.www.servers.unix 6、tel:[phone]、telnet://192.0.2.16:80/ 8、urn:oasis:names:specification:docbook:dtd:xml:4.1.2

URI格式

表示指定的URI,要使用涵盖全部必要信息的绝对URI、绝对URL以及相对URL。相对URL，是指从浏览器中基本URI处指定的URL,形如/image/logo.gif。

绝对URI的格式:

协议方案名:使用http:或https:等协议方案名获取访问资源时要指定协议类型。不 区分字母大小写，最后附一个冒号(:)。也可使用data:或javascript:这类指定数据或脚本程序的方案名。

登录信息(认证):指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时必要的登录信息(身份 认证)。此项是可选项。

服务器端口号:指定服务器连接的网络端口号。此项也是可选项，若用户省略则自动 使用默认端口号。

带层次的文件路径:指定服务器上的文件路径来定位特指的资源。这与 UNIX 系统的文件 目录结构相似。

查询字符串:针对已指定的文件路径内的资源，可以使用查询字符串传入任意参 数。此项可选。

片段标识符:使用片段标识符通常可标记出已获取资源中的子资源(文档内的某个位置)。但在RFC中并没有明确规定其使用方法。该项也为可选项。

并不是所有的应用程序都符合RFC

有一些用来制定HTTP协议技术标准的文档，它们被称为RFC(Request for Comments，征求修正意见书)。

通常，应用程序会遵照由RFC确定的标准实现。可以说,RFC是互联网的设计文档，要是不按照RFC标准执行，就有可能导致无法通信的状况。比如，有一台 Web 服务器内的应用服务没有遵照RFC的标准实现，那Web浏览器就很可能无法访问这台服务器了。

由于不遵照 RFC 标准实现就无法进行HTTP协议通信，所以基本上客户端和服务器端都会以RFC为标准来实现HTTP协议。但也存在某些应用程序因客户端或服务器端的不同，而未遵照RFC标准，反而将自成一套的“标准”扩展的情况。

不按RFC标准来实现，当然也不必劳心费力让自己的“标准”符合其他所有的客户端和服务器端。但设想一下，如果这款应用程序的使用者非常多，那会发生什么情况?不难想象，其他的客户端或服务器端必然都不得不去配合它。

实际在互联网上，已经实现了HTTP协议的一些服务器端和客户端里就存在上述情况。说不定它们会与本书介绍的 HTTP协议的实现情况不一样。