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计算机网络OSI七层协议

news 来源：原创 2024/5/20 20:58:47

计算机网络OSI七层协议

前言

计算机系统原理

操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的应用程序，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

网络通信原理

互联网本质就是一系列网络协议

一台硬设有了操作系统，然后装上软件你就可以正常使用了，每个人都拥有一台自己的机器，但是都是彼此孤立

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  • 什么是网络？

    • 互联网通信协议+物理连接介质

  • 网络的作用：打破地域限制，提高数据传输，数据通信的效率，又称信息高速公路。

  • 互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准，相当于计算机界的英语。

二.osi七层协议

互联网通信协议按照不同分为OSI七层或者tcp/ip五层或tcp/ip四层img

  • 每一层OSI七层每一层的作用以及数据的名字

    • 应用层 ---------------规定应用程序的数据格式----------------消息massage
    • 表示层----------------数据处理和加密
    • 会话层----------------建立连接
    • 传输层----------------建立端口到端口之间的通信-------------数据段fragment
    • 网络层----------------使用网络地址来区分不同的域/子网—数据包packet
    • 数据链路层----------定义了电信号的分组方式----------------数据帧frame
    • 物理层----------------基于电器特性发送电信号----------------数据位bit

  • 常见的物理连接设备：

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TCP/IP五层模型

  • 互联网通信原理：OSI七层每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件
  • 我们将应用层，表示层，会话层并作应用层

三.OSI七层协议数据传输封包与解包过程

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  • 对于现在学习计算机网络原理一般采用五层协议, 即应, 表, 会看做一个整体应用层

四.物理层

1.物理层的由来

  • 两台计算机想要通信就必须接入到Internet中, 明白点就是计算机之间必须完成组网

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2.物理层的功能

基于电器特性将数据转换成高低电压（电信号）, 对应的是二进制, 高电频对应数字 1, 低电压对应数字 0, 然后发送.

物理层一组数据称之为 "位" 比特位

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五.数据链路层

1.数据链路层的由来

物理层单纯的电信号1, 0,是没有任何意义的, 数据链路层规定电信号多少位为一组, 每组又代表什么意思.

2.数据链路层的功能

定义了电信号的分组方式，每一组数据叫做数据帧

3.遵循协议 : 以太网协议 (enthernet)

1.一组数据称之为一个"数据帧"
2.组成: head(头部) + data(数据)
--head: 源MAC地址(6字节) + 目标MAC地址(6字节) + 数据类型(6字节)
3.data包含：（最短46字节，最长1500字节）
数据包的具体内容
4.head长度+data长度=最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就切片发送
5.但凡接入互联网主机，必须有一块网卡，叫做以太网卡，每个网卡出厂必须有一个Mac地址
6.广播：有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼

六.网络层

1.网络层的由来

网络层由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到。这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难！

  • 必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关。

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2.网络层的功能

引入一套新的地址用来区分不同广播域 / 子网, 即网络地址 (IP地址 + 子网掩码)

3.遵循协议: IP协议

  • 广泛采用的版本是ipv4版本, 它采用的是32位二进制表示，范围0.0.0.0-255.255.255.255

  • IP协议规定：每一组数据叫做数据包，也分为分为head和data部分，head放源ip地址，目标ip地址，ip地址的通信=》路由协议

1.一组数据称之为"数据包"
2.组成: head(头部) + data(数据)
--head: 源IP地址 + 目的IP地址
3.IP地址的通信---->路由协议
4.ARP协议工作在这一层
5.一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

IP协议的作用

  • IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

IP地址组成

  • 网络部分：标识子网
  • 主机部分：标识主机

子网掩码简介

  • 所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。

  • 知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

    • 示例说明

      # 例如ip地址1：172.16.10.4/24
10101100.00010000.00001010.00000100 -> 172.16.10.4

11111111.11111111.11111111.00000000 -> 255.255.255.0

10101100.00010000.00001010.00000000 -> 172.16.10.0 =》子网地址

# 例如ip地址2：172.16.10.5/24
10101100.00010000.00001010.00000101 -> 172.16.10.5

11111111.11111111.11111111.00000000 -> 255.255.255.0

10101100.00010000.00001010.00000000 -> 172.16.10.0 =》子网地址

结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。

IP数据包

  • ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分**
    **

    以太网头IP头IP数据
    • head：长度为20到60字节
    • data：最长为65,515字节。

  • 而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

4.ipv4简介

  • ipv4地址范围: 0.0.0.0 --255.255.255.255
00000000.00000000.00000000.00000000=>0.0.0.0
11111111.11111111.11111111.11111111->255.255.255.255
  • 子网掩码: 由连续的 1 和连续的 0 组成
11111111.11111111.11111111.00000000-》255.255.255.0
  • 子网地址: 由IP地址和子网掩码按位与运算得出
//IP地址172.16.10.1/24
10101100.00010000.00001010.00000001-->172.16.10.1
11111111.11111111.11111111.00000000-->255.255.255.0
按位与运算得网络地址结果:
10101100.00010000.00001010.00000001--> 172.16.10.0
//IP地址172.16.10.2/24
10101100.00010000.00001010.00000010-->172.16.10.2
11111111.11111111.11111111.00000000-->255.255.255.0
按位与运算得网络地址结果
10101100.00010000.00001010.00000001--> 172.16.10.0

结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络(lan)。

5.ARP协议 (地址解析协议)

APR协议由来

  • arp协议由来：计算机通信基本靠吼，即广播的方式，所有上层的包到最后都要封装上以太网头，然后通过以太网协议发送，在谈及以太网协议时候，我门了解到通信是基于mac的广播方式实现，计算机在发包时，获取自身的mac是容易的，如何获取目标主机的mac，就需要通过arp协议

  • 通过IP地址找到Mac地址

APR协议功能

  • arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

ARP 的工作方式

前提：每台主机ip都是已知的
举例说明：

例如：主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

  • 首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

    场景数据包地址
    同一子网目标主机Mac，目标主机IP
    不同子网网关Mac，目标主机IP

  • 分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络，那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

    源Mac目标Mac源IP目标IP数据部分
    发送端主机发送端MacFF:FF:FF:FF:FF:FF192.16.10.10/24172.16.10.11/24

  • 这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输，所有主机接收后拆开包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac地址

案例部分

引入
1.PC1要与PC2通信，PC1必须拿到PC2的ip地址, 可以由IP地址转换成MAC地址
2.通信分为两类:
	--局域网内
	--跨局域网
3.PC1如何确定与PC2是否在一个局域网内
4.如果在一个局域网内，如何通信?--->要拿到目标mac就是PC2的mac地址
5.如果跨局域网，如何通信？--->要拿到的目标mac是网关的mac地址
  • 情况一
    PC1: 192.168.10.11/24
PC2: 192.168.10.13/24

    (1) 判断两台计算机的子网地址是否一样，如果一样，尝试获取PC2的mac地址

    • ARP发送数据包

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  • ARP向所有计算机都发送一份
1.碰到 FF-FF-FF-FF-FF-FF，大家知道对方想跟自己要mac地址
2.如果目标ip: 192.168.10.13/24就是自己，那么就返回mac地址
  • 获取到PC2的MAC才真正开始发数据

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  • 情况二
    PC1: 192.168.10.11/24
PC2: 202.10.11.13/24

    (1)判断两台计算机的子网地址如果不一样，应该尝试获取网关的mac地址

    • ARP 发送数据包

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  • 所有计算机都收到该ARP包
碰到 FF-FF-FF-FF-FF-FF，大家知道对方想跟自己要mac地址
如果目标ip：192.168.10.1/24就是自己，那么就返回mac地址
  • 获取到网关的MAC后才开始发送真正的数据

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3.IP + MAC

  • ip地址+mac地址=》全世界唯一一台计算机
  • ARP会将ip地址转换成mac地址(要么是局域网内一台计算机的mac地址，要么就是网关的mac地址，不能是公网计算机的mac地址)

4.APR协议工作方式总结：

  • 首先通过IP地址判断两台计算机的子网地址是否一样，

    • **处于同一LAN（局域网）通信：**如果一样，就说明处于同一局域网中，应该尝试获取另一台计算机的Mac地址；这个包会以广播的方式在LAN内发送，所有计算机都接受接收后拆包，发现目标ip为自己的，就响应，返回自己的mac，收到对方mac后即可建立连接进行通信
    • **处于不同LAN通信，就是跨局域网通信：**如果不一样就说明跨局域网，应该尝试获取网关的Mac地址，这个包会附上自己的源IP、源Mac地址和目标IP，发送给交换机，在通过网关，将源IP源Mac换为自己的，再向外逐层发送，找到对方所在LAN，再由对方交换机广播发送，对方计算机收到后，返回对方mac，收到后即可建立连接进行通信

  • Mac地址只能在局域网内通信。

七.传输层

1.传输层的由来

  • 网络层的IP地址帮我们划分子网
  • 数据链路层的MAC地址帮我们找到主机
  • IP 和 MAC 找到一台特定的主机
  • 而传输层的端口就是帮我们找到主机上的应用程序

2.传输层的功能

建立端口到端口的通信，提供了一台计算机上的应用程序基于网络与另一台计算机上的应用程序之间的通信

  • 补充：端口范围0-65535，0-1024为系统占用端口

3.传输层协议

传输层协议分为TCP传输控住协议(流式协议)和UDP数据报协议

TCP和UDP协议规定：

  • 一组数据称之为"数据段"
  • 分为head+data，head放的源端口，目标端口,端口在本机唯一即可
组成: head(头部) + data(数据)
--head: 源端口 + 目标端口
端口号在本机唯一即可

4.端口的理解

端口号具有本地性质: 就是说它是为了标志本地计算机应用层中各个进程和传输层交互时的窗口, 不同主机上的端口号是没有关联的.

没有关联: 比如PC1有一个888端口号, PC2也可以有888端口号, 不冲突

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5.端口号划分

前提: 只有基于网络通信的进程才有端口号的概念. 
提示: 传输层端口号采用16位来标识一个端口, 因此会有 2^16=65536个端口

服务器端使用的端口号: 分为2类
-----熟知端口号或系统端口号(最重要): 数值为0～1023.
-----登记端口号: 数值为1024～49151
	
客户端使用的端口号
-----短暂端口号: 49152～65535.

TCP协议(传输控制协议)

TCP可靠协议(有建立连接的过程): 数据发出后需等到对方确认并收到响应包后才删除数据

优点: 保证了数据的安全性
缺点: 效率没有UDP高
应用: 对数据安全有要求的场景, 例如支付宝支付环节, 关系到资金

**TCP可靠原因：**发送端先复制一份数据，然后发送给接收端，接收端回应了，发送端确认就会删除数据，如果接收端没有回应，发送端会多发送几次，等待接收端回应，如果没有回应接收端再去删除源数据。这样做保证了数据传输的安全性和可靠性。但是对内存资源消耗比较大。

TCP三次握手和四次挥手

1.三次握手

TCP通过三次握手来建立可靠的链接, 建立连接是在沟通, 而真正的作用是发送数据

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  • 第一次握手
客户端向服务端发送连接请求报文段
报文的头部包含: syn = 1, ack = 0, 以及一个初始序列号seq = x
请求发送后客户端进入SYN_SENT状态
  • 第二次握手
服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，会发送一个应答：ack=x+1
应答也包含服务端的请求报文段:SYN=1，seq=y，
发送完应答后服务端进入SYN-RCVD状态。
  • 第三次握手
客户端收到服务端连接同意的应答后，还会向服务端发送一个确认报文段,表示：服务端发来的连接同意应答已经成功收到
该报文段的头部为：seq=y+1，
该报文发送完毕后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

2.四次挥手

TCP连接是双向的，在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的连接，后两次挥手用于断开另一方向的连接。

  • 第一次挥手
服务端向客户端发送连接释放请求
报文的头部包含: fin = 1, seq = X
(ack = Z+1 表示的是上一条信息的应答包)
请求发送后服务端进入fin_wait_1状态
  • 第二次挥手
客户端收到服务端发来的释放报文后处于CLOSE_WAIT状态 
并且会一个释放报文: ACK = x+1
服务端收到应答报文后会处于FIN_WAIT_2状态, 等待着客户端发送最后连接释放报文
(因为这时客户端到服务端的数据可能还没有发完)
  • 第三次挥手
当客户端的数据发送完毕后,客户端到服务端的链接就不需要存在了
就向服务端发送连接释放报文，其报文头包含：FIN=1，ack=y+1
由于在CLOS-WAIT状态，客户很可能又发送了一些数据，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，服务端的确认。
  • 第四次挥手
服务端收到客户器的连接释放报文后，向客户端发出确认应答，报文头：ACK=y+2
此时客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。
该状态会持续2MSL（最长报文段寿命）时间，这个期间TCP连接还未释放，若该时间段内没有服务端的重发请求的话，客户端就进入CLOSED状态，服务端只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

详细参考链接

UDP协议(数据报协议)

UDP不可靠协议(不需要建立链接): 数据发出后立马删除

  • 不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

    以太网头IP头UPD头数据
优点: 效率高, 不占内存
缺点: 数据不安全, 不可靠
应用: 聊天软件,时间同步 信息发送失败,再发送一条
  • 不可靠传输原因：发完数据后无需等对方回应，会立马删除数据。

八.应用层

1.应用层的由来

用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式

2.应用层的功能

  • 规定应用程序的数据格式

3.应用层协议

  • HTTP, FTP, mail等等
TCP协议可以为各种各样的程序传递数据
比如Email、WWW、FTP等等
那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。
  • 可以自定义协议
自定义协议需要注意的问题:
1.两大组成部分 ==> 头部 + 数据部分
--- 头部: 放对数据的描述信息. 比如: 数据要发给谁, 数据的类型, 数据的长度
---数据部分: 想要发送的数据
2.头部的长度必须固定
---因为接收端要通过获取固定长度的头部, 从而方便进一步获取数据部分的详细信息.

socket(套接字)

  • 我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程，在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候我们需要另辟它径了，我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样我们可以利用ip地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。
  • 能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了，

1.什么是 socket ?

  • 我们经常把socket翻译为套接字，socket应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用以实现进程在网络中通信。

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2.socket的由来

socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现
服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

九、小结

总结图如下：

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数据传输动图如下：

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十.网络通信的实现（DHCP）

1.实现网络通信, 每台主机需具备四要素

  • 本机的IP地址
  • 子网掩码
  • 网关的IP地址
  • DNS的IP地址

2.获取以上地址有两种方式

  • 手动配置—>静态获取
  • 动态获取—>通过DHCP获取

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1.最前面的"以太网标头"，设置发出方（本机）的MAC地址和接收方（DHCP服务器）的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址，后者这时不知道，就填入一个广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。
2.后面的"IP标头"，设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时，对于这两者，本机都不知道。于是，发出方的IP地址就设为0.0.0.0，接收方的IP地址设为255.255.255.255。
3.最后的"UDP标头"，设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分是DHCP协议规定好的，发出方是68端口，接收方是67端口。
  • 这个数据包构建好之后, 通过广播发送, 子网内的每台主机都收到
  • 开始拆包, 以太网头的目的mac:FF-FF-FF-FF-FF-FF无法看出是发送给那台主机的
  • 继续拆包, 发现发出方IP地址为 0.0.0.0, 接收方IP地址为 255.255.255.255, 于是DHCP服务器知道包是发给它的.
  • 接下来DHCP服务器读包, 然后分配IP地址, 发送一个**"DHCP响应"数据包**, 这个包结构类似:
1."以太网标头"的MAC地址是双方的网卡地址
2."IP标头"的IP地址是DHCP服务器的IP地址（发出方）和255.255.255.255（接收方）
3."UDP标头"的端口是67（发出方）和68（接收方）
4.分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。

述dhcp的工作流程

  • 通过广播发送请求包，DHCP服务器收到后，分配好IP并发送“DHCP响应”数据包，计算机收到这个响应包，就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数

十一.DNS(域名解析协议)

dns的作用：把域名解析成IP地址

  • 什么是DNS？
    • 域名解析服务（Domain Name Server）
  • DNS的作用：在互联网中，其实没有类似于www.xxx.com这种域名方式，而替代的是以IP地址，如222.222.222.222，那我们在IE地址栏中应当输入222.222.222.222才能打开网站www.xxx.com，但我们细想一下，互联网上的网站成千上万，如果每个网站登陆都需要记住一大串数字，那是不是特别不方便，对于记忆力不强的人，根本无法记住这么烦琐的数字。这个时候DNS就出现了，它的作用就是将222.222.222.222解析为www.xxx.com，那么我们登陆的时候就直接输入域名就可以了。
  • 为什么一定要设置DNS才能上网？有些朋友可能会发现，为什么我可能登陆QQ、MSN，但却打不开网页呢？其实大部分原因都是因为DNS服务器故障造成的，DNS服务器地址是唯一的，是运营商提供给终端用户用来解析IP地址及域名的关系，而如果不设定DNS服务器地址，那么就无法查询地址的去向，自然也就打不开网页，而QQ、MSN等即时聊天软件，采用的是UDP传输协议，即不可靠传输协议，无需提供DNS服务器地址，也同样可以登陆。

dns的两种查询方式

1.递归查询(不常用)

  • 递归特点：每次查询由现域名服务器向下一级域名服务器查询，最后逐级返回结果
# 递归
主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。所谓递归查询就是：如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的IP地址，
那么本地域名服务器就以DNS客户的身份，向其它根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询)，而不是让主机自己进行下一步查询。
因此，递归查询返回的查询结果或者是所要查询的IP地址，或者是报错，表示无法查询到所需的IP地址。
  • 递归查询：客户机向dns服务器发送请求，DNS服务器会使用一个准确的查询结果回复给客户机，如果DNS服务器本地没有储存查询的DNS信息，那么它会查询其他的DNS服务器，并将查询结果提交给客户机，主机到本地 DNS 服务器的查询就属于递归查询。

2.迭代查询

  • 迭代查询特点：每次查询获得下一级服务器IP，再由本地服务器向下一个域名服务器查询
# 迭代
本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。迭代查询的特点：当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时，要么给出所要查询的IP地址，
要么告诉本地服务器：“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的IP地址告诉本地域名服务器，
让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后，要么给出所要查询的IP地址，要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。
最后，知道了所要解析的IP地址或报错，然后把这个结果返回给发起查询的主机。 )
  • 迭代查询：客户机向dns服务器发送请求，如果该服务器本地没有储存查询的DNS信息，那么它会告诉客户机另一台DNS服务器的地址，客户机在向这台DNS服务器查询DNS信息，依次循环直到返回结果，本地 DNS 服务器向根服务器的查询就是迭代查询。

浏览器上网DNS查询顺序

  • 浏览器DNS缓存->本地系统DNS缓存->本地计算机HOSTS文件->ISP DNS缓存->递归or迭代搜索
  • 期间如果查询到了，也就直接访问ip地址了，这个就像三级缓存原理一样，例如，能够在hosts文件中找到就不会再去查其他的

DNS缓存分类 （了解）

  • 1）浏览器DNS缓存（内存中): 浏览器会按照一定频率缓存DNS记录
  • 2）本地操作系统DNS缓存(内存中): 如果浏览器缓存中找不到需要的DNS记录，那就去操作系统找。
  • 3）本地HOSTS文件（硬盘中）: Windows系统中位于C:\Windows\System32\drivers\etc
  • 4）路由器指定的DNS(远程): 路由器自动获取DNS地址，也可以手动修改-登录后台设置DNS服务器地址
  • ps：路由器DNS被篡改会造成域名劫持，你访问的网址都会被定位到同一个位置，但是IP直接可以访问
  • 5）ISP的DNS服务器（远程）: ISP(Internet Service Provider互联网服务提供商、联通电信移动)，ISP有专门的DNS服务器应 对DNS查询请求
  • 6）根服务器（远程，跨国）: ISP的DNS服务器还找不到的话，它就会向根服务器发出查询请求

清除DNS缓存方法

  • 谷歌浏览器
在浏览器地址栏输入:
chrome://net-internals/#dns
点击 clear host cache
  • firefox火狐浏览器
1.在地址栏中 about:config 并回车
2.可能会出现一个警告信息，直接点击按钮进入，会出现firefox的所有配置信息
3.通过搜索dns 进行过滤
4.可以看到一项名为 network.dnsCacheExpirationGracePeriod 项
5.它对应的值就是DNS缓存的时间，双击此项，会出现修改的提示框，填入 0 （不缓存DNS）即可
  • Windows系统缓存
1.打开CMD输入命令: ipconfig /all
2.查看本地DNS缓存: ipconfig /displaydns
3.清除本地DNS缓存: ipconfig /flushdns

十二、网络通信流程

1.本机获取

  • 本机的IP地址：192.168.1.100
  • 子网掩码：255.255.255.0
  • 网关的IP地址：192.168.1.1
  • DNS的IP地址：8.8.8.8

2.打开浏览器，想要访问Google，在地址栏输入了网址：www.google.com。

3.dns协议(基于udp协议)

4.HTTP部分的内容，类似于下面这样：

GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) ……
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8
Accept-Charset: GBK,utf-8;q=0.7,*;q=0.3
Cookie: … …

我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在TCP数据包之中。

5 TCP协议

TCP数据包需要设置端口，接收方（Google）的HTTP端口默认是80，发送方（本机）的端口是一个随机生成的1024-65535之间的整数，假定为51775。

TCP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节。

6 IP协议

然后，TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的，发送方是192.168.1.100（本机），接收方是172.194.72.105（Google）。

IP数据包的标头长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节。

7 以太网协议

最后，IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP协议得到）。

以太网数据包的数据部分，最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP标头（20字节），所以四个包的IP数据包的长度分别为1500、1500、1500、560。

img

8 服务器端响应

经过多个网关的转发，Google的服务器172.194.72.105，收到了这四个以太网数据包。

根据IP标头的序号，Google将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的”HTTP请求”，接着做出”HTTP响应”，再用TCP协议发回来。

本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。

PS：结合dns的查询描述浏览器上网的完整通信流程

解析域名的IP地址，本地缓存或域名服务器查询

发起连接请求，TCP三次握手

发送HTTP请求信息

接受服务器返回的数据并渲染到页面

断开TCP连接，四次挥手

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