图解计算机网络：一条 HTTP 请求的网络拓扑之旅

本文主要是介绍图解计算机网络：一条 HTTP 请求的网络拓扑之旅，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

引言

常见的网络拓扑结构如下图所示：

在此拓扑中，终端设备通过 WiFi 连接到路由器，路由器再连接到光猫（或终端设备通过移动网络 4G/5G 连接到基站），之后 ISP 网络服务提供商接管网络通信，将请求最终转发至应用服务器。

从用户设备发出的 HTTP 请求是如何穿越网络的？我们将深入探讨这一过程。

HTTP 请求的网络旅途

OSI 网络体系结构

先从计算机网络的基础架构开始：

上图展示了五层简化版 OSI 网络模型。每层都对网络通信至关重要，特别是在 HTTP 请求的传递过程中。关键点包括：

传输层：TCP 头部包含的源端口和目标端口。
网络层：IP 头部包含的源 IP 地址和目标 IP 地址。
数据链路层：MAC 头部包含的源 MAC 地址和目标 MAC 地址。

接下来我们来看看，在网络设备的转发过程中，这些信息如何发生变化。

HTTP 网络之旅

下图展示了完整的网络路径：

一、用户终端设备 --> 路由器

HTTP 请求基于 TCP 连接。用户通常会请求一个域名地址，首先必须通过 DNS 解析获取服务器的 IP 地址。DNS 的查询过程如下：
- 浏览器 DNS 缓存（如果访问的是 web 网页）。
- 本地操作系统 DNS 缓存。
- 本地 /etc/hosts 文件是否有配置域名到 IP 的直接映射。
- DNS 查询：
  - 向域名服务器（地址配置在 /etc/resolv.conf 文件）发起查询：
    - 域名服务器地址可以是：ISP 域名服务器或公共 DNS 服务器（如 Google 8.8.8.8 或 Cloudflare 1.1.1.1）。
    - 通常，终端设备通过路由器连接网络，这时 /etc/resolv.conf 的 nameserver 指向的就是路由器的 WAN IP（如 192.168.3.1），路由器将继续转发 DNS 查询。
  - 递归查询：根域名服务器 -> 顶级域名服务器 -> 权威域名服务器（存储真实的 DNS 记录）。
DNS 解析完毕后，数据开始从应用层向下传递并封装：
- 传输层：封装 TCP 头，包含源端口（一般随机生成）和目标端口（HTTP 默认 80）。
- 网络层：封装 IP 头，包含源 IP（用户设备的内网 IP）和目标 IP（远程服务器公网 IP）地址。
用户设备通过 ARP 协议查找目标 MAC 地址（此时得到路由器的 MAC 地址）。在数据链路层则封装了 MAC 头部，其中包含了源 MAC（用户设备 MAC）地址和目标 MAC（路由器 MAC）地址。
最后，数据在物理层通过无线电波（WiFi）传递二进制数据到路由器（如果是双绞线则是电信号，光纤则是光信号）。路由器接收到数据后，进入下一阶段处理。