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《浏览器工作原理与实践》笔记之数据包传输

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《浏览器工作原理与实践》笔记之数据包传输

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《浏览器工作原理与实践》笔记之数据包传输

从数据包如何送达主机、主机如何将数据包转交给应用和数据是如何被完整地送达应用程序这三个角度来为你讲述数据的传输过程。

IP：把数据包送达目的主机

Screen-Shot-2021-05-25-at-6.08.08-AM-300x206.png

下面我们一起来看下一个数据包从主机 A 到主机 B 的旅程：

  • 上层将含有“极客时间”的数据包交给网络层；
  • 网络层再将 IP 头附加到数据包上，组成新的 IP 数据包，并交给底层；
  • 底层通过物理网络将数据包传输给主机 B；
  • 数据包被传输到主机 B 的网络层，在这里主机 B 拆开数据包的 IP 头信息，并将拆开来的数据部分交给上层；
  • 最终，含有“极客时间”信息的数据包就到达了主机 B 的上层了。

数据包的传输是通过IP协议进行的，那这些数据包怎么知道已经传个哪个应用程序呢？我们接着往下看

UDP：把数据包送达应用程序

每个想访问网络的程序都需要绑定一个端口号

所以我们通过端口号 UDP 就能把指定的数据包发送给指定的程序了，所以 IP 通过 IP 地址信息把数据包发送给指定的电脑，而 UDP 通过端口号把数据包分发给正确的程序。和 IP 头一样，端口号会被装进 UDP 头里面，UDP 头再和原始数据包合并组成新的 UDP 数据包。UDP 头中除了目的端口，还有源端口号等信息。

所以前面提到的三层传输模型需要额外再加一层传输层了

Screen-Shot-2021-05-25-at-6.15.18-AM-300x229.png

下面我们一起来看下一个数据包从主机 A 旅行到主机 B 的路线：

  • 上层将含有“极客时间”的数据包交给传输层；
  • 传输层会在数据包前面附加上 UDP 头，组成新的 UDP 数据包，再将新的 UDP 数据包交给网络层；
  • 网络层再将 IP 头附加到数据包上，组成新的 IP 数据包，并交给底层；
  • 数据包被传输到主机 B 的网络层，在这里主机 B 拆开 IP 头信息，并将拆开来的数据部分交给传输层；
  • 在传输层，数据包中的 UDP 头会被拆开，并根据 UDP 中所提供的端口号，把数据部分交给上层的应用程序；
  • 最终，含有“极客时间”信息的数据包就旅行到了主机 B 上层应用程序这里。

在使用 UDP 发送数据时，有各种因素会导致数据包出错，虽然 UDP 可以校验数据是否正确，但是对于错误的数据包，UDP 并不提供重发机制，只是丢弃当前的包，而且 UDP 在发送之后也无法知道是否能达到目的地。

虽说 UDP 不能保证数据可靠性，但是传输速度却非常快。

TCP：把数据完整地送达应用程序

相对于 UDP，TCP 有下面两个特点:

  1. 对于数据包丢失的情况，TCP 提供重传机制； 2.TCP 引入了数据包排序机制，用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件。和 UDP 头一样，TCP 头除了包含了目标端口和本机端口号外，还提供了用于排序的序列号，以便接收端通过序号来重排数据包。

下面看看 TCP 下的单个数据包的传输流程： Screen-Shot-2021-05-25-at-6.20.05-AM-300x240.png

TCP 单个数据包的传输流程和 UDP 流程差不多，不同的地方在于，通过 TCP 头的信息保证了一块大的数据传输的完整性。

从下图可以看出，一个完整的 TCP 连接的生命周期包括了“建立连接”“传输数据”和“断开连接”三个阶段，我们也可以了解到TCP 是如何保证重传机制和数据包的排序功能的。

Screen-Shot-2021-05-25-at-6.23.57-AM-300x153.png

  • 首先，建立连接阶段。这个阶段是通过“三次握手”来建立客户端和服务器之间的连接。TCP 提供面向连接的通信传输。面向连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准备工作。所谓三次握手，是指在建立一个 TCP 连接时，客户端和服务器总共要发送三个数据包以确认连接的建立。
  • 其次，传输数据阶段。在该阶段，接收端需要对每个数据包进行确认操作，也就是接收端在接收到数据包之后，需要发送确认数据包给发送端。所以当发送端发送了一个数据包之后，在规定时间内没有接收到接收端反馈的确认消息，则判断为数据包丢失，并触发发送端的重发机制。同样，一个大的文件在传输过程中会被拆分成很多小的数据包，这些数据包到达接收端后，接收端会按照 TCP 头中的序号为其排序，从而保证组成完整的数据。
  • 最后，断开连接阶段。数据传输完毕之后，就要终止连接了，涉及到最后一个阶段“四次挥手”来保证双方都能断开连接。到这里你应该就明白了，TCP 为了保证数据传输的可靠性，牺牲了数据包的传输速度，因为“三次握手”和“数据包校验机制”等把传输过程中的数据包的数量提高了一倍。

Q：HTTP协议和TCP协议的关系

A：HTTP协议属于应用层，TCP协议属于传输层，HTTP协议位于TCP协议的上层。 请求方要发送的数据包，在应用层加上HTTP头以后会交给传输层的TCP协议处理，应答方接收到的数据包，在传输层拆掉TCP头以后交给应用层的HTTP协议处理。建立 TCP 连接后会顺序收发数据，请求方和应答方都必须依据 HTTP 规范构建和解析HTTP报文。

Q：现在的浏览器可以同时打开多个页签，他们端口一样吗？如果一样，数据怎么知道去哪个页签？

A：端口一样的，网络进程知道每个tcp链接所对应的标签是那个，所以接收到数据后，会把数据分发给对应的渲染进程

A：tcp传送数据时 浏览器端就做渲染处理了么？如果前面数据包丢了 后面数据包先来是要等么？类似的那种实时渲染怎么处理？针对数据包的顺序性？

A：接收到http响应头中的content-type类型时就开始准备渲染进程了， 响应体数据一旦接受到便开始做DOM解析了！ 基于http不用担心数据包丢失的问题，因为丢包和重传都是在tcp层解决的。http能保证数据按照顺序接收的！


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