计算机网络：知识回顾

0 本节主要内容

问题描述
解决思路

1 问题描述

通过一个应用场景来回顾计算机网络涉及到的协议（所有层）。如下图所示场景：

• 学生Bob将笔记本电脑用一根以太网电缆连接到学校的以太网交换机；
• 交换机又与学校的路由器相连；
• 学校的这台路由器与一个ISP连接，本例中ISP为comcast.net，该ISP为学校提供DNS服务；
• 现在Bob要访问www.google.com主页。
  

2 解决思路

2.1 连接到Internet

• 连接笔记本电脑需要获得自己的IP地址，第一跳路由器的地址，DNS服务器的地址，假设通过DHCP获得;
• DHCP请求封装UDP头，封装IP头，封装802.3以太网帧;
• DHCP请求是一个广播报文，所以请求报文的802.3以太网帧目的地址填广播地址（FFFFFFFF），该报文被路由器上运行的DHCP服务器接收;
• 以太网去头部、IP去头部、UDP去头部到DHCP；
• DHCP服务器制作DHCP ACK，其中包含客户端的IP地址、客户端的第一跳路由器的IP地址以及DNS服务器的名称和IP地址；
• 在DHCP服务器封装成帧，通过LAN转发帧（交换机学习）；
• DHCP客户端接收DHCP ACK回复。

客户端现在有IP地址，知道DNS服务器的名称和地址，第一跳路由器的IP地址。

2.2 使用ARP协议

• 在发送HTTP请求之前，需要通过DNS知道www.google.com的IP地址；
• 创建DNS查询，用UDP封装，用IP封装，用Eth（以太网）封装。要向路由器发送帧，需要通过ARP协议学习到路由器接口的MAC地址；
• 路由器接收到客户端发起的ARP查询广播，通过给出路由器接口MAC地址的ARP响应报文进行回复；
• 客户端现在知道第一跳路由器的MAC地址，所以现在可以发送包含DNS查询的帧。

2.3 使用DNS协议

• 包含DNS查询的IP数据报通过LAN交换机从客户端转发到第一跳路由器；
• 从校园网转发到Comcast网络的IP数据报，路由（RIP、OSPF、IS-IS和/或BGP路由协议创建的表）到DNS服务器；
• DNS以www.google.com的IP地址回复客户端。

2.4 承载HTTP的TCP连接

• 要发送HTTP请求，客户端首先打开到web服务器的TCP套接字；
• TCP SYN段（TCP三向握手中的步骤1）域间路由到web服务器；
• web服务器使用TCP SYN/ACK进行响应（TCP三次握手中的步骤2）；
• 客户端使用TCP ACK进行响应（TCP三次握手中的步骤3）;
• TCP连接已建立！

2.5 HTTP请求/响应

• HTTP请求发送到TCP套接字；
• 包含HTTP请求的IP数据报路由到www.google.com；
• web服务器以HTTP回复（包含网页）进行响应；
• 包含HTTP回复的IP数据报路由回客户端。