常識|為啥不用 ip 去訪問網址？
前言：
筆者最近閱讀大量網路原理相關書籍，因此總結出此文，讀完本文，讀者們應該要了解下面名詞：
瀏覽器、Web伺服器、網址(URL)、HTTP、HTML、協議、URI、請求消息、解析器、Socket庫、DNS伺服器、域名
生成HTTP請求消息
向DNS伺服器查詢Web伺服器的IP地址
DNS伺服器的互相配合(如何找出IP地址)
委託協議棧發送消息
生成HTTP請求消息
1、從網址開始
我們看NBA，要在瀏覽器輸入某個nba網址吧，沒錯。就是那串http://開頭的那串玩意兒, http://sports.qq.com/，如下圖，只不過瀏覽器把前面的http://隱藏而已，複製可以見到完整網址。
這串玩意兒叫網址，更準確的叫URL（統一資源定位符）
我們一般訪問的是Web伺服器，但實際上瀏覽器還有很多功能，FTP（文件傳輸協議）伺服器上下載和上傳文件，同時也具備電子郵件客戶端的功能。所以有各種不同的URL。訪問Web伺服器用「http」，而訪問FTP伺服器用「ftp」.下面圖一列舉了互聯網常見的幾種URL,不??喜歡看請忽略。
在此，請對域名，有個淺顯了解。往後會詳細介紹。
域名：像http://www.baidu.com這樣以句點(.)分隔的名稱。
URL開頭的文字，即 「http:」 「file:」 「mailto:」 這部分文字都表示文字都表示瀏覽器應當使用的訪問方法。比如訪問Web伺服器時應該使用HTTP協議，而訪問FTP伺服器則應該使用FTP協議。因為，我們可以把這部分理解為訪問時使用的協議類型
HTTP協議：超文本協議
2、HTTP的思路
HTTP協議定義了客戶端和服務端之間交互的消息內容和步驟。
首先，客戶端向伺服器發送請求消息，請求消息包含兩部分（「對什麼」和「進行怎樣的操作」）。「對什麼」是指訪問目標（URI），「進行怎樣的操作」則是指方法，也稱HTTP謂詞。收到請求消息後，Web 伺服器會對其中的內容進行解析，通過接收的URI和方法完成自己的工作，然後將結果存放在響應消息中，返回給客戶端。
3、生成HTTP請求消息
使用GET方法的情況下，僅憑方法和URI，Web 伺服器就能判斷需要進行怎樣的操作，因此消息體中不需要填寫任何數據。而POST則需要消息體。
4、返迴響應消息
我們把請求消息發送出去之後，Web伺服器會返迴響應消息。其中會有狀態碼和響應短語。
1條請求消息中只可以寫1個uRI,所以每次只能獲取1個文件。比如1個頁面中包含3張圖片，那麼獲取網頁加上獲取圖片，一共需要向Web伺服器發送4條請求。
向DNS伺服器查詢Web伺服器的IP地址
1、IP地址的基本知識
生成HTTP消息之後，我們需要委託操作系統將消息發送給Web伺服器。
因為瀏覽器只能解析網址並生成HTTP消息，但它本身不具將消息發送到網路中的功能，只能委託操作系統。操作系統發送消息，必須提供IP地址，而不是通信對象的域名(前面說過，類似http://www.baidu.com的一串玩意)。所以生成HTTP消息的下一個步驟就是根據根據域名查詢IP地址。
IP地址科普：
互聯網和公司內部的區域網都是基於TCP/IP的思路來設計，TCP/IP結構是由一些小的子網，通過路由器連接起來組成一個大網路。這裡的子網暫時可以理解為幾台計算機。
在網路中，所有的設備都會被分配一個地址。這個地址就相當於現實中某條路上的「xx號xx室」。其中「號」是分配給整個子網的，而「室」對應的號碼稱為網路號，「室」對應的號碼稱為主機號，這個地址的整體叫做IP地址。
通過IP地址，我們可以判斷出對象伺服器的位置，從而將消息發送到伺服器。實際的IP地址是一串32比特的數字，按照8比特(1位元組)為一組分成4組，分別用十進位表示，然後再用圓點隔開。eg:「10.11.12.13」、「202.96.128.86」
2、域名和IP地址並用的理由
TCP/IP網路是通過IP地址來確定通信對象，因此不知道IP地址就無法將消息發送給對方，這跟我們打電話需要知道對方的電話號碼一樣才可以。
可能有人會問，為什麼不直接用IP地址去訪問網址，確實，我們直接輸入IP地址是可以訪問的。但是IP地址那串數字，難以記住。比如百度的網址，不是「www.baidu.com」，而是「202.96.128.99」，你怎麼記住呢？
然後你可能又會問，幹麼不直接用域名去確定通信對象呢，其實，這是可以的，但是這會影響運行效率。
IP地址的長度為32比特(4位元組)，而域名最短的也要幾十個位元組，最長甚至可以達到255位元組。位元組長而且長短不一，處理起來非常複雜，所以這影響了效率（增加路由器的負擔）。
3、Socket 庫提供查詢IP地址的功能
DNS伺服器可以幫我們查詢到IP地址。
通過DNS伺服器發出查詢的操作成為域名解析。負責解析的這個操作就叫做解析器，解析器它是一段程序，包含在操作系統的Socket庫中（Socket庫包含很多發送和接受數據的程序組件，是網路開發的一種標準庫）。Socket庫是標準組件，我們從應用程序進行調用即可。如果，解析器的程序名稱為「getIPadressWithDN」，以及需要解析的域名為「www.baidu.com」，過程如下:
4、解析器的內部原理
解析器生成要給DNS伺服器的查詢消息，但是解析器本身也不具備使用網路收發數據的功能(之所以用「也」，是因為這一過程跟瀏覽器生成HTTP消息發送給Web伺服器類似)，所以需要委託協議棧(操作系統內部的網路控制軟體，也叫「協議驅動」、「TCP/IP驅動」)執行操作，再通過網卡發給DNS伺服器。
網路程序調用解析器，程序的控制流程會發生轉移。那麼「控制流程轉移」指的是什麼呢？
一般來說，應用程序編寫的操作內容是從上往下按順序執行的，當到達需要調用解析器的部分時，對應的那一行程序就會執行，應用程序本身的工作就會暫停，然後，Socket庫的解析器開始運行，完成應用程序委託的操作。像這樣，由於調用其他的程序，原本運行的程序進入暫停狀態，而被調用程序的開始運行。這就是「控制流程轉移」。
DNS伺服器的互相配合
1、DNS伺服器的基本工作
DNS的基本工作就是接受來自客戶端查詢消息，然後根據消息的內容返迴響應。其中，客戶端的消息包含3中信息
1、域名：
伺服器、郵件伺服器（郵件地址中@後面的部分）的名稱2、Class:它的值永遠為「IN」3、記錄類型：表示域名對應何種類型的記錄。當類型為A(Address)時，表示域名對應的是IP地址；MX(Mail eXchange)時，則表示域名對應的是郵件服務。一、查詢「www.baidu.com」IP地址：
域名=http://www.baidu.com、Class = IN、記錄類型=A
二、查詢「[email protected]」郵件伺服器:
域名=qq.com」、Class = IN、記錄類型=MX
2、域名的層次結構
互聯網中不計其數的伺服器，所以存儲他們信息的只用一台DNS伺服器是不可能的，需要將信息分布在多台DNS伺服器，然後它們相互接力配合，從而查找出要查的信息。DNS伺服器中所有信息都是按照域名以分層次的結構保存。類似公司中的事業集團、部門、科室結構。
DNS中的域名是用句點來分隔的，域名越靠右的位置表示層級越高。比如：「www.ituring.com.cn」域名，cn 是公司集團，com是研發部，ituring是後台小組，所以可以理解為某公司集團cn下的com 研發部的ituring後台小組的www。其中相當一個層級的部分稱為域，即com域的下一層級是ituring 域， 再下一層才是 www 這個名字
cn是國家頂級域名，中國是cn，美國是us，日本是jp，表示工商企業的.com，表示網路提供商的.net，表示非盈利組織的.org等
有時我們會看到類似這種「sports.qq.com」、「http://finance.qq.com 」,這兩者有什麼關聯嗎？
這兩者其實就是某訊旗下的體育和金融版本,「qq.com」是他的公司域，因為不可能說一個公司的不同板塊（或者說不同的事業集團），我給你公司多個DNS伺服器，一個域是不可分割的。解決辦法是建立子域。例如某訊就是在公司域「qq.com」的下面建立子域「sports.qq.com」、「http://finance.qq.com 」
尋找相應的DNS伺服器並找到IP地址
找到DNS伺服器中存放的信息，關鍵是找到信息歸哪台DNS伺服器管。
互聯網有無數台DNS伺服器，不可能一台一台挨個找。所以採取以下方法。首先，將負責管理下級域的DNS伺服器的IP地址註冊到他們的上級DNS伺服器中，然後上級DNS伺服器的IP地址再註冊到更高一級的DNS伺服器中，以此類推。
在互聯網中，比com和cn更高一級，稱為根域。根域在域名的最後加上一個點，如「www.baidu.com.」最後的那個句點代表根域名，但是那個句點經常被省略,根域的DNS伺服器保管著com、cn等DNS伺服器的信息。由於上級DNS伺服器保管著所有下級DNS伺服器的信息，所以我們可從根域開始一路往下順藤摸瓜找到任意一個域的DNS伺服器。
另外，根域的DNS伺服器信息存在互聯網中所有的DNS伺服器中。分配給根域DNS伺服器的IP地址只有13個。
下面以「www.gov.cn」和「sports.qq.com」舉例說明DNS伺服器查找流程
客戶端首先會訪問最近的一台DNS伺服器(也就是客戶端的TCP/IP設置中填寫的DNS伺服器地址)，假設我們要查找「sports.qq.com」這台Web伺服器相關信息，但由於最近的DNS伺服器沒有存放「sports.qq.com」這一域名對應的信息，所以從該伺服器獲取根域的地址，把查詢消息轉發給根域，繼續從根域查找，根域沒有該域名信息，繼續往下找，去到com域找，com域沒有「sports.qq.com」的信息，所以返回他下一級的「qq.com」域的DNS伺服器IP地址，繼續往下找…
通過緩存加快DNS伺服器的響應
有時候不需要從最上級的根域開始查找，因為DNS伺服器有一個緩存功能，可以記住之前的域名。如果要查詢的域名和相關信息已經在緩存中，那麼可以直接從緩存處得到所需信息，然後從緩存位置開始向下查找。這樣對比與從根域開始，減少了查詢時間。
當查詢的域名不存在時，緩存也會存儲起來，下次查詢時，直接快速反應。如果信息被緩存了，原本的註冊信息可能會發生改變，那麼緩存中的信息就可能不正確了，因此，DNS伺服器中保存的信息設置一個有效期，當緩存中的信息超過有效期後，數據就會從緩存中刪除。
委託協議棧發送消息
數據收發操作
獲悉ip之後，就可以委託操作系統內部的協議棧發送消息到目標IP地址，也就是發送到Web伺服器，發送給Web伺服器的HTTP消息是一種數字消息。
簡單來說，整體思路就是收發數據的兩台計算機之間連接了一個數據通道，數據沿著這個通道流動，最終到達目的地，會在目的地的那一端被取出。數據流動是雙向的，可以從任何一個端流入。
實際過程，可把收發數據總結為四步：
1、創建套接字（創建套接字階段）
2、將管道連接到伺服器端的套接字上（連接階段）
3、收發數據（通信階段）
4、斷開管道並刪除套接字（斷開階段）
註：本文轉載自程序員大咖秀微信公眾號；文內觀點僅供參考。
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