2.3.6 ARP协议

MAC地址具有唯一性，所以数据在局域网里最好要通过MAC地址进行传输，设计上也是如此，因此在发送数据之前，你的电脑必须要知道：这个IP对应的MAC地址是什么？

ARP（Address Resolution Protocol）就是用来完成这个“IP对应到MAC”的查询工作。

它的方式很简单——就是广播。

在课堂上，新来的老师不知道每个人的姓名，于是用点学号让人起来回答问题的方式来熟悉每个人。同样的，电脑会在局域网里大声喊：“谁是192.168.1.x？请告诉我你的MAC地址！”

只有拥有这个IP地址的设备就会回应自己的MAC地址。 你的电脑随后把结果记录进ARP缓存，避免每次都重新询问。

ARP 缓存大致如下：

ARP只在同一局域网内起作用。

当你访问公网（比如百度服务器的IP），它不在你的局域网里，你的电脑不会去查它的 MAC，而是只需要找到路由器的 MAC 地址，把数据交给路由器，由它继续转发。

3 如何访问到一个网站？

前面的部分我们讲了宽带背后的秘密：公网、内网、DHCP协议、IP地址等等。我想大家看到了这么多的术语，脑袋也许已经被绕晕了，但是学习的过程就是如此，当我们真正理解一个事物之后才会知道其中的乐趣。

接下来进入第三章，在宽带配置完成后，你肯定已经迫不及待地打开短视频或者聊天软件，在这个过程中，呈现在你眼前的是立刻弹出的图片视频或消息，但这背后也有着复杂而难以理解的东西正在运作。

我们以一个简单的例子来看：你打开浏览器，输入www.baidu.com，成功看见百度搜索框。这一个流程大致可以分为请求IP地址、获取IP地址、网页数据传输、页面渲染。由于后面两个涉及的不属于家庭网络的范畴，因此下面不做赘述。

3.1 请求IP地址与获取IP地址

不知大家是否记得，计算机是如何标记自己的呢？没错，是用IP地址！但我们在浏览器网址栏输入的是www.baidu.com，这根本不是一串计算机能直接识别的地址。

我们输入的是我们能懂的网址，可计算机只认数字格式的 IP 地址。那它怎么从 www.baidu.com 这个字符串找到对应的服务器呢？

这里就轮到网络世界中非常关键的角色——DNS（Domain Name System，域名系统）登场了。

其实互联网刚起步的时候，我们访问网站是需要输入IP地址的，但是很麻烦，根本记不住，所以才设计了这个系统。

你可以把 DNS 理解成互联网里的“通讯录”。名字最好记，当你只能记得某人的名字但忘了电话号码时，你会查电话本； 电脑只知道域名、不知道 IP 时，它就会去查 DNS。

3.1.1 DNS 查询：互联网的通讯录

DNS查询不是简单一句话的事，它背后有一套由缓存、服务器层级组成的完整流程。

3.1.2 本地有没有缓存？

当你输入网址时，浏览器会先查询本地的缓存记录：

“我以前访问过吗？我记得它的 IP 吗？”

• 如果浏览器缓存里有，那它会直接使用，不用进行DNS查询。
• 如果浏览器没有，它会继续问操作系统缓存（hosts文件）。

如果还没有答案？那就要去问一下更专业的角色了。

3.1.3 询问最近的DNS服务器

在家庭网络中，电脑通过DHCP自动得到一个DNS 地址（通常路由器的IP地址）。

当缓存里都找不到记录时，电脑会把问题丢给DNS服务器，我们说过路由器有很多功能，其中一个功能就是可以作为小的DNS服务器，此时电脑会构造一个DNS请求发给路由器：

“请问，www.baidu.com 的 IP 地址是什么？”

路由器DNS的工作方式就好比是一个“信息中转站”，它帮忙转发给更高层的DNS服务器，一般是运营商提供的，也可以自己设置。

3.1.4 DNS 是如何找到答案的？

DNS也有层级结构，就像办事要按部门流程走一样：

1. 根DNS服务器（Root）：互联网域名的最顶层，全球现在有11台。
2. 顶级域 DNS（TLD）：例如 .com, .cn。
3. 权威DNS（Authoritative）：真正保存某个域名对应IP的地方。

简要过程如下：

1. 运营商DNS去问根服务器：“我要找www.baidu.com！”
2. 根服务器回应：“我不管具体域名，但 .com 去问那边。”
3. 运营商转去问 .com 的 TLD：“兄弟，我要 baidu.com 的信息。”
4. TLD 回答：“去找它的权威 DNS。”
5. 权威 DNS 最终给出结果：“IP 是 110.242.68.3。”
6. 运营商DNS把答案缓存，再返回给你的电脑。

一般情况主流的域名在运营商的DNS服务器会有缓存，不用完整的走一遍流程，这整个请求流程只有几十毫秒。当然上面看不懂也没关系，只需要了解即可。

3.2 获取IP 地址之后

当电脑拿到百度服务器的 IP，它终于知道请求该发往哪里。就像你终于知道朋友的电话号码，可以直接拨过去聊天一样。

接下来浏览器会向这个 IP 发起 HTTP/HTTPS 请求，服务器则会把网页的 HTML、CSS、JS 和图片等数据分段发送回你的电脑。

后续还涉及：TCP的三次握手、TLS加密、数据分片与重组等等

这已经进入更深的互联网通信层了，不属于家庭网络范畴，所以本章不展开。

3.3 小结

整个访问流程其实就是这样，可以看着流程图回忆一下：

输入域名 → DNS查询 → 得到IP地址 → 发起请求 → 服务器返回数据 → 浏览器渲染页面

你看似只是输入了一个网址，但背后已经走完了一整套复杂的流程。而这都在一瞬间发生。

未完待续