01|一个数据包的网络之旅:网络是如何工作的?
谢友鹏

你好,我是谢友鹏。
你是否曾好奇,互联网究竟是如何运作的?我们都知道“客户端 - 服务端”网络模型,但实际上,客户端和服务端之间可能相隔万里。
数据包是如何在这个庞大的网络中传输的呢?今天,我们将通过一个数据包的“网络之旅”来揭示这一过程。
旅行前的准备工作
开始之前先提醒一下,这门课里设计的实验环节比较多,如果你是网络新手,请在开始旅程之前先阅读一下导读里关于课程实验环境、问题定位思路和网络问题排查工具的相关章节。
旅程开始
首先,让我们通过一个 HTTP 请求来观察数据包的旅程。
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1. HTTP请求的数据包在发送方经过逐层封装,包括应用层的HTTP Header、传输层的TCP Header、网络层的IP Header,以太网帧的帧头和帧尾等。 2. 数据包会按相反的顺序逐层解封装,依次解读网络层、传输层和应用层的信息,最后将数据传递给接收方的应用程序。 3. 了解网络分层模型的介绍,包括OSI模型和TCP/IP模型的对应关系,以及各层的封装关系。 4. 通过抓包和使用curl发起HTTP请求,可以观察ARP广播查询的过程,以及数据包从设备发出后经过的各个IP地址。 5. 了解ARP表中的IP和MAC地址的对应关系,以及如何通过ARP表查看目的MAC地址。 6. 数据包在公网中的传输过程类似于快递的配送过程,需要经过多次中转,每个路由器根据自己的路由表决定数据包的下一跳转发路径。 7. 互联网采用了自治系统(AS)来管理网络范围,并对外发布路由信息,以减少路由表的复杂性。 8. 在每个AS内部,路由器会通过内部网关协议(IGP)互相传递路由信息,而AS之间则使用边界网关协议(BGP)进行路由信息的交换与发布。 9. 数据包在局域网中需要通过企业内部的网络设备,包括路由器、防火墙和负载均衡器(LB)等,最终被送达目标服务器。 10. 网络数据包的旅程告一段落,理解了数据包从客户端发出到服务器响应的每一个环节,以及网络分层的概念和数据在不同层级的处理方式。
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