网络访问的整个过程

最近思考这个问题：从浏览器输入一个网址到网页展现出来的过程中到底都经历了一些什么。

在网上看到某人的见解，觉得还是很有参考价值的，参见该 。
其见解我也抄在这里：
-------------------------------------------------------------
1.若DNS缓存中没有相关数据，则IE浏览器先向DNS服务器发出DNS请求：
这一过程的目的是获取这个域名所对应的IP地址；
IE浏览器向本机DNS模块发出DNS请求，DNS模块生成相关的DNS报文；
DNS模块将生成的DNS报文传递给传输层的UDP协议单元；
UDP协议单元将该数据封装成UDP数据报，传递给网络层的IP协议单元；
IP协议单元将该数据封装成IP数据包，其中目的IP地址为DNS服务器的IP地址；
封装好的IP数据包将传递给数据链路层的协议单元进行发送；
发送时如果ARP缓存中没有相关数据，则发送ARP广播请求，等待ARP回应；
得到ARP回应后，将IP地址与路由下一跳MAC地址对应的信息写入ARP缓存表；
写入缓存后，以路由下一跳地址填充目的MAC地址，并以数据帧形式转发；
这个转发过程可能会进行多次，这取决于DNS服务器在校园网中的位置；
DNS请求被发送到DNS服务器的数据链路层协议单元；
DNS服务器的数据链路层协议单元解析收到的数据帧，将其内部所含有的IP数据包传递给网络层IP协议单元；
DNS服务器的IP协议单元解析收到的IP数据包，将其内部所含有的UDP数据报传递给传输层的UDP协议单元；
DNS服务器的UDP协议单元解析收到的UDP数据包，将其内部所含有的DNS报文传递给该服务器上的DNS服务单元；
DNS服务单元收到DNS请求，将域名解析为对应的IP地址，产生DNS回应报文；
（所有应用层报文必须通过传输层、网络层和数据链路层，因此在下面的叙述中，我将简化这一过程的叙述，简化形式如下面的样子，其中单箭头为本机内部传递，双箭头为网络上的发送）
DNS回应报文→UDP→IP→MAC→→请求域名解析的主机；
请求域名解析的主机收到数据帧，该数据帧→IP→UDP→DNS→IE浏览器；
将域名解析的结果以域名和IP地址对应的形式写入DNS缓存表。

2.IE浏览器与.cn建立TCP连接：
IE浏览器向.cn发出TCP连接请求报文；
该请求TCP报文中的SYN标志位被设置为1，表示连接请求；
该TCP请求报文→IP(DNS)→MAC(ARP)→→校园网关→→.cn主机；
该TCP请求报文经过IP层时，填入的目的IP地址就是上面DNS过程获得的IP地址；
经过数据链路层时，若MAC地址不明，还要进行上面所叙述的ARP过程；
.cn收到的数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应请求应答报文；
该请求应答TCP报文中的SYN和ACK标志位均被设置为1，表示连接请求应答；
该TCP请求应答报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→请求主机；
请求主机收到数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应请求确认报文；
该请求应答TCP报文中的ACK标志位被设置为1，表示连接请求确认；
该TCP请求确认报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→.cn主机；
.cn收到的数据帧→IP→TCP，连接建立完成；
在这个过程中，任何一个报文出错或超时，都要进行重传；
这个过程被称为TCP建立连接的三次握手。

3.IE浏览器开始HTTP访问过程
IE浏览器向.cn发出HTTP-GET方法报文；
该HTTP-GET方法报文→TCP→IP→MAC→→校园网关→→.cn主机；
.cn收到的数据帧→IP→TCP→HTTP，HTTP协议单元会回应HTTP协议格式封装好的HTML超文本形式数据；
HTTP-HTML数据→TCP→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→请求主机；
请求主机收到的数据帧→IP→TCP→HTTP→IE浏览器，浏览器会以网页形式显示HTML超文本，就是我们所看到的网页。

4.断开TCP连接
IE浏览器向.cn发出TCP连接结束请求报文；
该请求TCP报文中的FIN标志位被设置为1，表示结束请求；
该TCP结束请求报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→.cn主机；
.cn收到的数据帧→IP→TCP，TCP协议单元会回应结束应答报文；
该结束应答TCP报文中的FIN和ACK标志位均被设置为1，表示结束应答；
该TCP结束应答报文→IP→MAC(ARP)→→校园网关→→请求主机；
这个过程需要双向进行，因此.cn主机也会按上述流程再做一次；
整个过程被称为TCP断开连接的四次握手。
-------------------------------------------------------------

这个人很耐心，已经解释得很详细了。不过我是个吹毛求疵的人，非得把每个细节都弄得很清楚。其中最让我纠结的是ip地址转换到mac地址的过程。或许你说那不就是arp协议吗？那你就想的简单了点。

首先ip地址是网络层(layer 3)的概念，mac地址是数据链路层(layer 2)的概念。

网络层主要任务是路由，而数据链路层是提供相邻两个网络实体间端到端的数据传输，可以理解成为局域网内两台机器间的数据传输。

数据链路层的作用范围是局域网，那么其mac地址肯定是局域网内某台机器的mac地址。并且arp协议的作用范围也是局域网。但是ip数据包的目的地址未 必都是局域网内的，如果不是，在局域网内进行arp广播查询该ip地址对应的mac地址，肯定没有人回应，因为大家谁都不拥有这个ip地址。

于是先要知道ip地址是不是同一个局域网里的，这个不难，使用子网掩码就可以确定。如果是同一个局域网，那么就可以arp了。那如果不是呢？？

这就要靠网络层了。到这时候我才惊讶地发现，路由表不是只在路由器上才有的（以前我可都是这么以为的），本机上照样有，而且也有路由过程。在 windows下CMD下输入命令“route print”，就可以看到本机上的路由表（linux下是"route"）。部分路由表项如下（我机器的ip是10.77.100.113，子网掩码是 255.255.255.0 ）：
----------------------
Network Destination        Netmask          Gateway        Interface             Metric
0.0.0.0               0.0.0.0      10.77.100.1       10.77.100.113         10
10.77.100.0         255.255.255.0    10.77.100.113     10.77.100.113         10
----------------------

最后一条其实意思就是，如果ip地址是同一个局域网中的地址，则直接发送到该ip地址就可以了（表中看起来是路由给自己，我估计是这个意思，linux下就是一个星号表示的，更能理解）。

中间那条其实就是默认路由路径（因为任何一个ip地址 AND 0.0.0.0 后肯定都是 0.0.0.0 的），其意思就是，如果其他路由项都不符合，则发送到默认网关。

扯远一点。默认情况下，windows机器不会充当路由器的功能，它不会转发（forward）自己接受到的但是目的地址不是自己的包。但是这是可以设置的，通过， 就能充当一个路由器了。这样，局域网中另一台机器就可以把默认网关设置为你的ip，然后他的所有到外网的包都先交给你，然后你再路由转发出去。貌似多次一 举，但是这样你的机器可以控制别人的上网功能。譬如一个家里，老爸把他儿子的机器的默认网关设置为自己的机器的，当这个狡猾的老爸不想让儿子上网的时候， 就关闭自己机器的路由转发功能，可怜的儿子就上不了网了，而且不知道为什么。-_-!!
譬如XP下可以修改注册表项：HKEY_LOCAL_MACHINE \SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip \Parameters  中的 IPEnableRouter=1。

顺便说说命令“route -f”，它可以删除路由表中涉及默认网关的项。我曾经使用该命令删除掉中间那条，结果访问外网就不行了，实际错误就是找不到路由项。
和同宿舍一个哥们讨论该问题，当他发现“route -f”可以让机器不能上外网时，立马说可以用这个搞恶作剧啊，让人上不了网，估计没几个人能找出问题来，只有重启机器。我汗-_-!!

所以ip地址转换到mac地址的过程就更清晰了：
------------------------
1、首先得到ip包需要送达的目的地址 ip-des ；
2、查路由表，根据匹配 ip-des 的路由表项得到下一跳（next hop）的中间目的地址 ip-next （可以保证 ip-next 是局域网中的地址）；
3、在arp缓存中查找 ip-next 对应的mac地址，如果缓存中没有，再到局域网中使用arp协议进行询问；
4、得到了mac地址，一切就好办了----将mac地址放到帧头，发送数据。
------------------------
由此看出绝不是仅仅arp那么简单。

几个有用的命令（注意linux下需要root权限）：
------------------------
查看本地路由表：
windows: route print
linux: route
查看本地arp缓存：
windows: arp -a
linux: arp
------------------------