HTTP

TCP/IP网络分层模型

它的层次顺序是“从下往上”数的，所以第一层就是最下面的一层。

• 第一层叫“链接层”（link layer）

  • 负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用 MAC 地址来标记网络上的设备，所以有时候也叫 MAC 层。

• 第二层叫“网际层”或者“网络互连层”（internet layer）

  • IP 协议就处在这一层。因为 IP 协议定义了“IP 地址”的概念，所以就可以在“链接层”的基础上，用 IP 地址取代 MAC 地址，把许许多多的局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络，在这个网络里找设备时只要把 IP 地址再“翻译”成 MAC 地址就可以了。

• 第三层叫“传输层”（transport layer）

  • 这个层次协议的职责是保证数据在 IP 地址标记的两点之间“可靠”地传输，是 TCP 协议工作的层次，另外还有它的一个“小伙伴”UDP。
  • TCP 是一个有状态的协议，需要先与对方建立连接然后才能发送数据，而且保证数据不丢失不重复。
  • UDP 则比较简单，它无状态，不用事先建立连接就可以任意发送数据，但不保证数据一定会发到对方。
  • TCP 的数据是连续的“字节流”，有先后顺序.
  • UDP 则是分散的小数据包，是顺序发，乱序收。

• 协议栈的第四层叫“应用层”（application layer）

  • 由于下面的三层把基础打得非常好，所以在这一层就“百花齐放”了，有各种面向具体应用的协议。例如 Telnet、SSH、FTP、SMTP 等等，当然还有 HTTP。

• MAC 层的传输单位是帧（frame）

• IP 层的传输单位是包（packet）

• TCP 层的传输单位是段（segment）

• HTTP 的传输单位则是消息或报文（message）

• 但这些名词并没有什么本质的区分，可以统称为数据包。

OSI 网络分层模型

Open System Interconnection Reference Model 开放式系统互联通信参考模型
OSI 模型分成了七层，部分层次与 TCP/IP 很像，从下到上分别是：

• 第一层：物理层
  • 网络的物理形式，例如电缆、光纤、网卡、集线器等等；
• 第二层：数据链路层
  • 它基本相当于 TCP/IP 的链接层；
• 第三层：网络层
  • 相当于 TCP/IP 里的网际层；
• 第四层：传输层
  • 相当于 TCP/IP 里的传输层；
• 第五层：会话层
  • 维护网络中的连接状态，即保持会话和同步；
• 第六层：表示层
  • 把数据转换为合适、可理解的语法和语义；
• 第七层：应用层
  • 面向具体的应用传输数据。

TCP/IP网络分层模型与OSI网络分层模型

TCP/IP 等协议已经在许多网络上实际运行，再推翻重来是不可能的。所以，OSI 分层模型在发布的时候就明确地表明是一个“参考”，不是强制标准，意思就是说，“你们以后该干什么还干什么，我不管，但面子上还是要按照我说的来”。

OSI网络分层模型的优点

• OSI 模型也是有优点的。对比一下就可以看出，TCP/IP 是一个纯软件的栈，没有网络应有的最根基的电缆、网卡等物理设备的位置。而 OSI 则补足了这个缺失，在理论层面上描述网络更加完整。
• 还有一个重要的形式上的优点：OSI 为每一层标记了明确了编号，最底层是一层，最上层是七层，而 TCP/IP 的层次从来只有名字而没有编号。显然，在交流的时候说“七层”要比“应用层”更简单快捷，特别是英文，对比一下“Layer seven”与“application layer”。
• 在实际工作中这种说法只是“理论上”的层次，并不是与现实完全对应。

两个分层模型的映射关系

这样是有一定原因的。

• OSI 的分层模型在四层以上分的太细，而 TCP/IP 实际应用时的会话管理、编码转换、压缩等和具体应用经常联系的很紧密，很难分开。
  • HTTP 协议就同时包含了连接管理和数据格式定义。

四层负载均衡

指工作在传输层上，基于 TCP/IP 协议的特性，例如 IP 地址、端口号等实现对后端服务器的负载均衡。

七层负载均衡

指工作在应用层上，看到的是 HTTP 协议，解析 HTTP 报文里的 URI、主机名、资源类型等数据，再用适当的策略转发给后端服务器。
有一个辨别四层和七层比较好的（但不是绝对的）小窍门，“两个凡是”：凡是由操作系统负责处理的就是四层或四层以下，否则，凡是需要由应用程序（也就是你自己写代码）负责处理的就是七层。

TCP/IP 协议栈的工作方式

可以把 HTTP 利用 TCP/IP 协议栈传输数据想象成一个发快递的过程。

• 假设想把一件毛绒玩具送给朋友，但要先拿个塑料袋套一下，这件玩具就相当于 HTTP 协议里要传输的内容，比如 HTML，然后 HTTP 协议为它加一个 HTTP 专用附加数据。
• 把玩具交给快递小哥，为了保护货物，他又加了层包装再贴了个标签，相当于在 TCP 层给数据再次打包，加上了 TCP 头。
• 接着快递小哥下楼，把包裹放进了三轮车里，运到集散点，然后再装进更大的卡车里，相当于在 IP 层、MAC 层对 TCP 数据包加上了 IP 头、MAC 头。
• 之后经过漫长的运输，包裹到达目的地，要卸货再放进另一位快递员的三轮车，就是在 IP 层、MAC 层传输后拆包。
• 快递员到了朋友的家门口，撕掉标签，去除了 TCP 层的头，朋友再拆掉塑料袋包装，也就是 HTTP 头，最后就拿到了玩具，也就是真正的 HTML 页面。
• 这个比喻里省略了很多 TCP/IP 协议里的细节，比如建连、路由、数据切分与重组、错误检查等，但核心的数据传输过程是差不多的。
• HTTP 协议的传输过程就是这样通过协议栈逐层向下，每一层都添加本层的专有数据，层层打包，然后通过下层发送出去。
• 接收数据则是相反的操作，从下往上穿过协议栈，逐层拆包，每层去掉本层的专有头，上层就会拿到自己的数据。
• 但下层的传输过程对于上层是完全“透明”的，上层也不需要关心下层的具体实现细节，所以就 HTTP 层次来看，它不管下层是不是 TCP/IP 协议，看到的只是一个可靠的传输链路，只要把数据加上自己的头，对方就能原样收到。
  

二层转发

设备工作在链路层，帧在经过交换机设备时，检查帧的头部信息，拿到目标mac地址，进行本地转发和广播

三层路由

设备工作在ip层，报文经过有路由功能的设备时，设备分析报文中的头部信息，拿到ip地址，根据网段范围，进行本地转发或选择下一个网关

CDN DNS

CDN 工作在应用层
DNS 协议位于应用层

http-note 笔记内容来自极客时间《透视HTTP协议》专栏--罗剑锋老师 努力学习 受益匪浅