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前言

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每篇一句

即便只能孤单地在黑暗中等待，我也相信，下一秒你就会出现在我面前，而那一刻，就是黎明

絮叨

《圣经》中有一个通天塔的故事，大致是说，上帝为了阻止人类联合起来，就让人类说不同的语言。人
类没法儿沟通，达不成“协议”，通天塔的计划就失败了。

但是千年以后，有一种叫“程序猿”的物种，敲着一种这个群体通用的语言，连接着全世界所有的人，
打造这互联网世界的通天塔。如今的世界，正是因为互联网，才连接在一起。

这本书的作者是 hongfenghuoju，它通过有趣的手法，带领我们来领悟这些枯燥的知识点，跟小六六一些来复习复习吧。

public class HelloWorld { 
 public static void main(String[] args){ 
 System.out.println("Hello World!"); 
 } 
}
复制代码

如果你是程序员，一定看得懂上面这一段文字。这是每一个程序员向计算机世界说“你好，世界”的方
式。但是，你不一定知道，这段文字也是一种协议，是人类和计算机沟通的协议，只有通过这种协议，
计算机才知道我们想让它做什么。

协议三要素

当然，这种协议还是更接近人类语言，机器不能直接读懂，需要进行翻译，翻译的工作教给编译器，也
就是程序员常说的 compile。这个过程比较复杂，其中的编译原理非常复杂，我在这里不进行详述。

语法，就是这一段内容要符合一定的规则和格式。例如，括号要成对，结束要使用分号等。
语义，就是这一段内容要代表某种意义。例如数字减去数字是有意义的，数字减去文本一般来说就没

有意义。

顺序，就是先干啥，后干啥。例如，可以先加上某个数值，然后再减去某个数值

会了计算机语言，你就能够教给一台计算机完成你的工作了。恭喜你，入门了！
但是，要想打造互联网世界的通天塔，只教给一台机器做什么是不够的，你需要学会教给一大片机器做
什么。这就需要网络协议。只有通过网络协议，才能使一大片机器互相协作、共同完成一件事。
这个时候，你可能会问，网络协议长啥样，这么神奇，能干成啥事？我先拿一个简单的例子，让你尝尝
鲜，然后再讲一个大事。

当你再浏览器输入www.baidu.com 它发生了什么

这个是一道非常经典的面试题，我相信大部分的小伙伴都是和小六六一样都有被问到过，来看看下面的流程吧

当你想要买一个商品，常规的做法就是打开浏览器，输入购物网站的地址。浏览器就会给你显示一个缤纷多彩的页面。

那你有没有深入思考过，浏览器是如何做到这件事情的？它之所以能够显示缤纷多彩的页面，是因为它
收到了一段来自 HTTP 协议的“东西”。我拿网易考拉来举例，格式就像下面这样：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 27 Mar 2018 16:50:26 GMT
Content-Type: text/html;charset=UTF-8
Content-Language: zh-CN
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<base href="https://pages.kaola.com/" />
<meta charset="utf-8"/> <title> 网易考拉 3 周年主会场 </title>
复制代码

这符合协议的三要素吗？我带你来看一下。

首先，符合语法，也就是说，只有按照上面那个格式来，浏览器才认。例如，上来是状态，然后是首部，然后是内容。
第二，符合语义，就是要按照约定的意思来。例如，状态 200，表述的意思是网页成功返回。如果不成

功，就是我们常见的“404”。

第三，符合顺序，你一点浏览器，就是发送出一个 HTTP 请求，然后才有上面那一串 HTTP 返回的东

西。

浏览器显然按照协议商定好的做了，最后一个五彩缤纷的页面就出现在你面前了。

购物的流程

你先在浏览器里面输入 www.kaola.com ，这是一个URL。浏览器只知道名字

是“www.kaola.com”，但是不知道具体的地点，所以不知道应该如何访问。于是，它打开地址簿去查
找。可以使用一般的地址簿协议DNS去查找，还可以使用另一种更加精准的地址簿查找协议
HTTPDNS。

无论用哪一种方法查找，最终都会得到这个地址：106.114.138.24。这个是IP地址，是互联网世界

的“门牌号”。

知道了目标地址，浏览器就开始打包它的请求。对于普通的浏览请求，往往会使用HTTP协议；但是对于

购物的请求，往往需要进行加密传输，因而会使用HTTPS协议。无论是什么协议，里面都会写明“你要
买什么和买多少”。

DNS、HTTP、HTTPS 所在的层我们称为应用层。经过应用层封装后，浏览器会将应用层的包交给下一

层去完成，通过 socket 编程来实现。下一层是传输层。传输层有两种协议，一种是无连接的协议UDP，
一种是面向连接的协议TCP。对于支付来讲，往往使用 TCP 协议。所谓的面向连接就是，TCP 会保证这
个包能够到达目的地。如果不能到达，就会重新发送，直至到达。

TCP协议里面会有两个端口，一个是浏览器监听的端口，一个是电商的服务器监听的端口。操作系统往

往通过端口来判断，它得到的包应该给哪个进程。

传输层封装完毕后，浏览器会将包交给操作系统的网络层。网络层的协议是 IP 协议。在 IP 协议里面会

有源 IP 地址，即浏览器所在机器的 IP 地址和目标 IP 地址，也即电商网站所在服务器的 IP 地址。

操作系统既然知道了目标 IP 地址，就开始想如何根据这个门牌号找到目标机器。操作系统往往会判断，

这个目标 IP 地址是本地人，还是外地人。如果是本地人，从门牌号就能看出来，但是显然电商网站不在
本地，而在遥远的地方。
操作系统知道要离开本地去远方。虽然不知道远方在何处，但是可以这样类比一下：如果去国外要去海
关，去外地就要去网关。而操作系统启动的时候，就会被 DHCP 协议配置 IP 地址，以及默认的网关的
IP 地址 192.168.1.1。
操作系统如何将 IP 地址发给网关呢？在本地通信基本靠吼，于是操作系统大吼一声，谁是 192.168.1.1
啊？网关会回答它，我就是，我的本地地址在村东头。这个本地地址就是MAC地址，而大吼的那一声是
ARP协议。

于是操作系统将 IP 包交给了下一层，也就是MAC 层。网卡再将包发出去。由于这个包里面是有 MAC

地址的，因而它能够到达网关。

网关收到包之后，会根据自己的知识，判断下一步应该怎么走。网关往往是一个路由器，到某个 IP 地址

应该怎么走，这个叫作路由表。
路由器有点像玄奘西行路过的一个个国家的一个个城关。每个城关都连着两个国家，每个国家相当于一
个局域网，在每个国家内部，都可以使用本地的地址 MAC 进行通信。

一旦跨越城关，就需要拿出 IP 头来，里面写着贫僧来自东土大唐（就是源 IP 地址），欲往西天拜佛求

经（指的是目标 IP 地址）。路过宝地，借宿一晚，明日启行，请问接下来该怎么走啊？

城关往往是知道这些“知识”的，因为城关和临近的城关也会经常沟通。到哪里应该怎么走，这种沟通
的协议称为路由协议，常用的有OSPF和BGP。

城关与城关之间是一个国家，当网络包知道了下一步去哪个城关，还是要使用国家内部的 MAC 地址，

通过下一个城关的 MAC 地址，找到下一个城关，然后再问下一步的路怎么走，一直到走出最后一个城
关。

最后一个城关知道这个网络包要去的地方。于是，对着这个国家吼一声，谁是目标 IP 啊？目标服务器就

会回复一个 MAC 地址。网络包过关后，通过这个 MAC 地址就能找到目标服务器。

目标服务器发现 MAC 地址对上了，取下 MAC 头来，发送给操作系统的网络层。发现 IP 也对上了，就

取下 IP 头。IP 头里会写上一层封装的是 TCP 协议，然后将其交给传输层，即TCP 层。
在这一层里，对于收到的每个包，都会有一个回复的包说明收到了。这个回复的包绝非这次下单请求的
结果，例如购物是否成功，扣了多少钱等，而仅仅是 TCP 层的一个说明，即收到之后的回复。当然这个
回复，会沿着刚才来的方向走回去，报个平安。

因为一旦出了国门，西行路上千难万险，如果在这个过程中，网络包走丢了，例如进了大沙漠，或者被

强盗抢劫杀害怎么办呢？因而到了要报个平安。
如果过一段时间还是没到，发送端的 TCP 层会重新发送这个包，还是上面的过程，直到有一天收到平安
到达的回复。这个重试绝非你的浏览器重新将下单这个动作重新请求一次。对于浏览器来讲，就发送了
一次下单请求，TCP 层不断自己闷头重试。除非 TCP 这一层出了问题，例如连接断了，才轮到浏览器的
应用层重新发送下单请求。