【HTTP】解碼網絡通信的奧秘：HTTP,IP 地址,端口,DNS及NAT地址轉換的協同之舞

引言

? ? ? ? 每文學習一句詩：行一棋不足以見智，彈一弦不足以見悲 ——《淮南子·說林訓》

????????譯文：走一個棋子，不足以現出智慧；彈一根琴弦，不能夠使人產生悲哀之情。

? ? ? ? 自述：互聯網現如今已經成為每個人都離不開的一個通信工具，他滲透到生活的方方面面，在享受它為人們帶來便利的同時，我們對他的工作原理也充滿了好奇。下面我將介紹了HTTP的GET/POST/響應、IP 地址、端口,公內網,DNS及NAT地址轉換的相關內容，讓你初步了解互聯網的通信過程。

? ? ? ? 如果本文對你有所幫助，那能否支持一下老弟呢，嘻嘻

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引言

IP地址（IPv4/Ipv6）

定義

分類

A類IP地址

B類IP地址

C類IP地址

特殊IP地址

?IPv6地址的基本概念

端口

定義

HTTP協議

定義

工作流程

瀏覽器開發者工具NetWork使用

GET請求報文

POST請求報文

響應報文

狀態碼

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公網/內網

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NAT網絡地址轉換

DNS/DDNS/域名

IP地址（IPv4/Ipv6）

定義

IP地址指的是互聯網中所有聯網設備的“身份證”，就好比每個人都有自己的身份證號一樣。

分類

分為IPv4地址和IPv6地址

IPv4：通常以點分十進制的格式來表示，即4個8位的二進制來表示。

例如：192.168.64.24(十進制)

11000000.10101000.01000000.00011000(二進制)

IP地址由網絡地址和主機地址組成

A類IP地址

網絡地址由第一個八位數組組成，且第一個字節以“0”開始，有效網絡地址：8-1=7位

?主機地址由后三個8位數組共24位（1.0.0.0-126.255.255.255）(0與127留作他用)

B類IP地址

網絡地址由前兩個八位數組組成，且第一個字節以“10”開始，有效網絡地址：16-2=14位

?主機地址由后兩個8位數組共16位（128.0.0.0-191.255.255.255)

C類IP地址

網絡地址由前三個八位數組組成，且第一個字節以“110”開始，有效網絡地址：24-3=21位

?主機地址由后一個8位數組共8位（192.0.0.0-223.255.255.255)

特殊IP地址

127.xxx.xxx.xxx ：環回地址，用于本地測試

0.0.0.0:所有網絡，用于指定缺省路由

1.1.1.1:廣播地址，用于所有網絡節點

?IPv6地址的基本概念

IPv6（Internet Protocol Version 6）是下一代互聯網協議，旨在解決IPv4地址枯竭問題。其核心特點包括：

地址長度：128位（IPv4為32位），提供約?3.4×10383.4×1038?個地址。
簡化路由：層次化地址結構，優化網絡管理。
增強功能：原生支持安全性（IPsec）、自動配置、多播等。

端口

定義

端口（Port）：是設備上的一個“邏輯通道”，用于區分同一設備上運行的不同應用程序或服務。例如，Web服務、郵件服務、游戲等可以通過不同端口同時運行。

如果說IP地址是用于找到一臺設備的，那么端口就是用于找到該設備中的一個運行的程序。

端口號是一個16位數字（0~65535）

常見的端口號及用途
端口號	通信協議	用途
80	HTTP	未加密網絡傳輸
443	HTTPS	加密網絡傳輸
21	FTP	文件傳輸
22	SSH	遠程管理服務器
25	SMTP	發送郵件
53	DNS	域名解析
3389	RDP	遠程桌面連接

客戶端：發起請求時，操作系統會隨機分配一個臨時端口（動態端口）。
服務端：長期監聽固定端口（如Web服務器監聽80端口），等待請求。

當你在瀏覽器訪問網站時：

你的電腦IP + 隨機端口 → 服務器的IP + 80端口

HTTP協議

定義

HTTP（HyperText Transfer Protocol）：
是一種?應用層協議，用于在客戶端（如瀏覽器）和服務器之間傳輸超文本（如HTML頁面、圖片、視頻等）。它是萬維網（WWW）數據通信的基礎。

HTTP的底層是TCP/IP協議

工作流程

客戶端在瀏覽器中發起請求：用戶在瀏覽器中輸入URL(域名)，例如www.baidu.com,此時瀏覽器會解析生成HTTP請求。
DNS服務器解析域名：輸入的域名會被DNS服務器解析得到目標主機的IP地址
建立TCP連接：根據解析得到的IP地址來訪問目標主機的服務器的80端口，與其建立TCP連接。
發送GET/POST請求報文:?獲取目標服務器的數據（GET），向目標服務器提交數據（POST請求）。
服務器返回相應報文：服務器會根據請求的內容來返回給客戶端具體的響應。
關閉連接：但在HTTP1.1中保持連接復用（Keep-alive）。

瀏覽器開發者工具NetWork使用

以Eage瀏覽器為例，在瀏覽器頁面右擊選擇“檢查”，點擊后，選擇“網絡”

如圖片所示可以看到瀏覽器在網絡請求中的一些數據。

GET請求報文

對象：瀏覽器向web服務器的獲取數據的請求

以下時通過瀏覽器開發者工具得到的請求報文：

請求行

1.GET /serach.html HTTP/1.1 b表示請求方法，請求服務器中資源路徑，HTTP協議版本

請求頭

2.告訴服務器可以接受的數據類型

3.告訴服務端支持的壓縮算法

4.告訴服務端支持的語言

5.和服務器端保持長連接

6.服務器端的IP地址和端口號，沒有顯示端口號則為80

7.讓客戶端請求不安全請求，https則是加密的

8.用戶代理

空行\r\n

總結：http的get請求報文為

請求行\r\n

請求頭\r\n

空行\r\n

注意每條數據后都要有一個\r\n

POST請求報文

對象：瀏覽器向web服務器提交數據的請求

在“負載”中可以看到請求體的內容，這里是JSON數據

HTTP POST請求報文

請求行\r\n

請求頭\r\n

空行\r\n

請求體

響應報文

對象：服務器處理瀏覽器發送的請求而做出的響應。

這里面展示的是我自己寫的簡單服務器的響應頭

響應行

HTTP/1.1 200 OK 協議版本狀態碼狀態

響應頭

Server：Rqtzws/1.0 服務器名稱

空行\r\n

響應體

HTTP 響應報文

響應行\r\n

響應頭\r\n

空行\r\n

響應體\r\n

狀態碼

狀態碼	說明
200	請求成功
307	重定向
400	錯誤請求
404	請求資源不存在
500	服務器出現錯誤

公網/內網

公網

????????公網是全球范圍內的互聯網，由無數網絡設備（如路由器、服務器）通過TCP/IP協議互聯而成，允許任何接入網絡的設備進行公開通信。例如，訪問百度、使用微信或瀏覽國外網站都是通過公網實現的。

特點：

具有全球唯一的公網IP地址
所有用戶都可以訪問

內網

????????內網是私有網絡，僅在特定組織或家庭內部使用，設備通過路由器、交換機等連接。例如，家庭Wi-Fi、公司辦公網絡都是內網。

特點：

局域網IP地址（192.168.68.23），不同局域網中可重復使用。
內網設備不會直接暴露在公網內，外網用戶無法根據內網地址訪問該設備。
相比公網速度更快（如1Gbps）

那么內網中的設備是如何訪問到公網的資源的呢？如訪問百度，CSDN

這就是下面要提到的NAT網絡地址轉換技術

為什么會有公網和內網之分呢？

因為IPV4地址資源短缺，沒有辦法給每一臺聯網設備提供公網IP。

NAT網絡地址轉換

家庭網絡（路由器）通過光纖/DSL接入(單層NAT)

以下將詳細介紹內網設備是如何通過路由器來訪問外網的。

首先我們從運營商中購買寬帶，會得到一個公網IP。
再將路由器的網線連接到寬帶中，配置路由器管理頁面，使得內網設備連接。
此時連接的內網設備可以得到一個路由器分配的局域網IP地址
此時設備如果想要訪問百度
設備的默認網關指向路由器的內網IP（如?192.168.1.1），所有非本地的數據包都會發送給路由器處理。
設備通過路由器或運營商提供的DNS服務器（如?8.8.8.8）將域名（如?www.baidu.com）解析為公網IP地址。
DNS解析后發現目標的IP地址不在本地局域網中，將數據包發送到默認網關（路由器），路由器啟用NAT網絡地址轉換
NAT網絡地址轉換：將設備的內網IP地址替換為路由器的公網IP，并分配給一個隨機的端口，并記錄NAT映射表(包含內網設備的IP和端口，路由器公網IP和端口，目標服務器(百度)IP和端口)
通過網絡訪問百度服務器
服務器數據傳回內網設備：百度服務器會根據NAT映射表來將相應的數據發送給表中的有公網ip的路由器。
路由器響應：路由器根據NAT映射表中的內網設備ip和端口，將數據傳回內網設備。

移動網絡（手機）依賴基站和蜂窩核心（多層NAT）

手機在開啟移動網絡后，會搜索附近基站信號（如5G頻段n78），建立無線連接（RRC連接）。
手機向核心網發起PDN連接請求
運營商網關會給手機分配一個內網ip地址，若支持IPv6，手機可呢會直接得到ipv6地址
手機在瀏覽器中訪問百度時，生成http數據包，他將通過附近的基站傳輸到核心網（5GC）
核心網再將數據發送至運營商的網關
CGNAT（運營商NAT，多層）會將手機的內網IP轉換為公網ip（該公網IP屬于?移動網絡運營商（如中國移動、中國聯通、中國電信），是運營商從國際組織（如APNIC）申請獲得的IP地址資源池中的一部分，是有限的），并記錄內網IP，公網IP，目標IP組成的映射表

手機（內網IP：10.100.100.100）  ↓  
運營商第一層NAT（映射到運營商內網IP：100.64.1.1）  ↓  
運營商第二層NAT（映射到公網IP：120.230.45.67）  ↓  公網互聯網

最后再將數據包通過運營商網絡發送給百度服務器。
傳回手機同上。

DNS/DDNS/域名

DNS定義

DNS（Domain Name System）是將人類可讀的域名（如?www.example.com）轉換為機器可識別的IP地址（如?93.184.216.34）的分布式數據庫系統。

DNS核心功能：

????????域名解析：將域名轉換為IP地址（正向解析）。

????????反向解析：通過IP地址查詢域名（反向解析）。

DNS工作流程（以訪問?www.baidu.com?為例）：

????????瀏覽器緩存：檢查本地緩存是否有域名對應的IP。

????????系統緩存：查詢操作系統（如Windows的hosts文件）。

????????根域名服務器：返回頂級域（如?.com）的服務器地址。

????????頂級域服務器：返回權威DNS服務器（如?baidu.com的NS記錄）。

????????結果緩存：將IP地址緩存到本地供后續使用。

DDNS定義

????????DDNS（Dynamic DNS）是DNS的擴展，用于在設備IP地址頻繁變化時（如家庭寬帶動態IP），自動更新域名與IP的綁定關系.例如國內花生殼的DDNS服務。

域名定義

域名是用戶訪問網站或服務的易記名稱，由多級標簽組成（如?mail.google.com），通過層級結構（根域→頂級域→二級域→子域）管理。

通俗的來講：就是將難記的IPv4地址轉換為容易記憶的字符，換句話說就是用你的名字來代替你的身份證號一樣。

域名的注冊：國內如阿里云、騰訊云

根域名：.（通常省略）

一級域名（頂級域名）：.com（?.com（商業）、.org（非營利組織）、.net（網絡服務））

二級域名：example.com

三級域名：cn.example.com

四級域名：blog.cn.example.com

上述如果有誤，請大佬指正批評！?如有幫助可以支持下老弟嗎