图解计算机网络:一条 HTTP 请求的网络拓扑之旅

2024-08-24 18:28

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

  1. 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.confnameserver 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)。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
二、路由器 --> 光猫

路由器在物理层接收到二进制数据后,将数据解析成上一层的数据链路层格式,随后改写源 MAC 和目标 MAC 地址,将数据发送到下一跳设备(光猫)。

由于路由器没有公网 IP 地址,此时不会进行 NAT(网络地址转换),IP 头部中的源 IP 仍为用户设备的内网 IP。

三、光猫 --> ISP NAT 设备

光猫负责将数据通过一系列中间网络设备,最终传递到 ISP 的 NAT 设备。

四、ISP NAT 设备 --> 服务器

由于公网 IPv4 地址的数量有限,ISP 通常会为同一区域的多个用户共享一个公网 IP。

此时,ISP 的 NAT 设备会将源 IP 地址转换为共享的公网 IP 地址。至此,数据才进入公网传输,并最终达到应用服务器。

服务器在接受到数据后,从下层往上依次解析数据,最终还原出来应用层的 HTTP 请求。

总结

本文介绍了 HTTP 请求从用户终端设备到应用服务器的全过程,并通过图示说明了请求如何在 OSI 模型的不同层次间传递和转化。

这篇关于图解计算机网络:一条 HTTP 请求的网络拓扑之旅的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1103253

相关文章

Spring 请求之传递 JSON 数据的操作方法

《Spring请求之传递JSON数据的操作方法》JSON就是一种数据格式,有自己的格式和语法,使用文本表示一个对象或数组的信息,因此JSON本质是字符串,主要负责在不同的语言中数据传递和交换,这... 目录jsON 概念JSON 语法JSON 的语法JSON 的两种结构JSON 字符串和 Java 对象互转

SpringMVC获取请求参数的方法

《SpringMVC获取请求参数的方法》:本文主要介绍SpringMVC获取请求参数的方法,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下... 目录1、通过ServletAPI获取2、通过控制器方法的形参获取请求参数3、@RequestParam4、@

鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法

《鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法》:本文主要介绍鸿蒙中Axios数据请求的封装和配置方法,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录1.配置权限 应用级权限和系统级权限2.配置网络请求的代码3.下载在Entry中 下载AxIOS4.封装Htt

springboot filter实现请求响应全链路拦截

《springbootfilter实现请求响应全链路拦截》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot如何结合Filter同时拦截请求和响应,从而实现​​日志采集自动化,感兴趣的小伙伴可以跟随小... 目录一、为什么你需要这个过滤器?​​​二、核心实现:一个Filter搞定双向数据流​​​​三、完整代码

Nginx中配置HTTP/2协议的详细指南

《Nginx中配置HTTP/2协议的详细指南》HTTP/2是HTTP协议的下一代版本,旨在提高性能、减少延迟并优化现代网络环境中的通信效率,本文将为大家介绍Nginx配置HTTP/2协议想详细步骤,需... 目录一、HTTP/2 协议概述1.HTTP/22. HTTP/2 的核心特性3. HTTP/2 的优

AJAX请求上传下载进度监控实现方式

《AJAX请求上传下载进度监控实现方式》在日常Web开发中,AJAX(AsynchronousJavaScriptandXML)被广泛用于异步请求数据,而无需刷新整个页面,:本文主要介绍AJAX请... 目录1. 前言2. 基于XMLHttpRequest的进度监控2.1 基础版文件上传监控2.2 增强版多

使用Python自建轻量级的HTTP调试工具

《使用Python自建轻量级的HTTP调试工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Python自建一个轻量级的HTTP调试工具,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以参考一下... 目录一、为什么需要自建工具二、核心功能设计三、技术选型四、分步实现五、进阶优化技巧六、使用示例七、性能对比八、扩展方向建

使用Python实现快速搭建本地HTTP服务器

《使用Python实现快速搭建本地HTTP服务器》:本文主要介绍如何使用Python快速搭建本地HTTP服务器,轻松实现一键HTTP文件共享,同时结合二维码技术,让访问更简单,感兴趣的小伙伴可以了... 目录1. 概述2. 快速搭建 HTTP 文件共享服务2.1 核心思路2.2 代码实现2.3 代码解读3.

SpringBoot使用OkHttp完成高效网络请求详解

《SpringBoot使用OkHttp完成高效网络请求详解》OkHttp是一个高效的HTTP客户端,支持同步和异步请求,且具备自动处理cookie、缓存和连接池等高级功能,下面我们来看看SpringB... 目录一、OkHttp 简介二、在 Spring Boot 中集成 OkHttp三、封装 OkHttp

Go语言中最便捷的http请求包resty的使用详解

《Go语言中最便捷的http请求包resty的使用详解》go语言虽然自身就有net/http包,但是说实话用起来没那么好用,resty包是go语言中一个非常受欢迎的http请求处理包,下面我们一起来学... 目录安装一、一个简单的get二、带查询参数三、设置请求头、body四、设置表单数据五、处理响应六、超