系统知识 · 网络协议栈

从网线到浏览器：OSI 七层、TCP 三次握手/四次挥手、HTTP 演进与 DNS 解析全链路。

系统知识技术栈：TCP/IP / HTTP / DNS 来源：GitHub 参考

知识简介

网络协议栈 是分层协作的典范。数据从应用层逐层封装（加头部）到物理层发送，接收端逐层解封。理解分层与关键协议，是排查一切网络问题的基础。

核心概念

OSI 七层：物理/数据链路/网络/传输/会话/表示/应用；TCP/IP 简化为四层。
TCP 三次握手：SYN → SYN+ACK → ACK，建立可靠连接并协商序列号。
TCP 四次挥手：FIN → ACK → FIN → ACK；TIME_WAIT 等待 2MSL 防旧包。
HTTP：无状态文本协议；1.1 长连接、2.0 多路复用、3.0 QUIC 基于 UDP。
DNS：域名→IP 的分层查询：本地缓存 → 根 → TLD → 权威服务器。

代码示例：TCP 握手模拟（Python socket）

import socket

def server():
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    s.bind(("127.0.0.1", 9000))
    s.listen(1)
    conn, addr = s.accept()           # 完成三次握手后才返回
    data = conn.recv(1024)
    print("recv:", data.decode())
    conn.sendall(b"pong")
    conn.close()                      # 四次挥手开始

def client():
    c = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    c.connect(("127.0.0.1", 9000))    # 触发三次握手
    c.sendall(b"ping")
    print("recv:", c.recv(1024).decode())
    c.close()

# 抓包验证：tcpdump -i lo port 9000 可看到 SYN/SYN-ACK/ACK

代码示例：HTTP 请求最小实现

import socket

def http_get(host: str, path: str = "/") -> str:
    s = socket.create_connection((host, 80), timeout=5)
    req = f"GET {path} HTTP/1.1\r\nHost: {host}\r\nConnection: close\r\n\r\n"
    s.sendall(req.encode())
    buf = b""
    while True:
        chunk = s.recv(4096)
        if not chunk:
            break
        buf += chunk
    s.close()
    return buf.decode("utf-8", "ignore")

# print(http_get("example.com")[:500])

学习路径

用 Wireshark 抓本地 HTTP 包，对照三次握手与四次挥手过程。
写一个 Python 原始 HTTP 请求（见上），理解报文结构。
读《计算机网络：自顶向下方法》TCP 与 HTTP 章节。
动手配一次 DNS：nslookup 查询并观察 TTL 缓存。

来源参考

GitHub 关键词：tcp-ip-notes、wireshark-labs、mini-http-server（链接可替换为实际仓库地址）。