A通过QQ给异地的B发了条消息，直到B收到了消息，中间经历了怎样的过程?
北京的A通过QQ给深圳的B发了一条消息，B在QQ上接收到了消息，从A点击发送开始，到B看到消息结束，中间过程是如何实现的？中间可能涉及消息类型的转换，QQ，ISP等角色起到了什么作用；物理元件或设备的功能体现，网卡，路由器，网线，电线发挥了什么作用；信号的转换等等。不是单纯的想知道七层结构下是如何实现的，而是整个过程是如何实现的，其中可能包含网络，通信，物理相关的知识，向专业的老师请教，希望了解的老师能不吝解惑。
如果把QQ所有的服务器高度概括为一台服务器，问题则简化为：
- 主机A与QQ服务器的通信
- QQ服务器与主机B的通信
主机A（小明）要发消息给QQ服务器，主机A（小明）知道QQ服务器的IP地址吗？
这个没有问题，QQ软件里提前配置了QQ服务器列表。
假设主机A（小明）到达了QQ服务器，此时QQ服务器怎么办？
主机B（小美）如果在线，直接把消息发给小美。但是QQ服务器不对消息保存备份，不符合审查规范。
主机B（小美）如果不在线，先存储起来，等小美上线再把消息发给小美。
所以，QQ消息无论对方（接收方小美）在不在线，都是可以发出的，因为这纯粹是主机A（发送方小明）与QQ服务器之间的通信。
既然要存储用户的QQ消息，自然对用户ID有唯一性（Unique）的要求，这个全局唯一的ID就是QQ号码，QQ号码是唯一识别用户的ID。
可以将QQ服务器看成一个邮件服务器，每个登录用户都有一个邮件账号（QQ号），QQ服务器收到用户的消息，根据接收人的QQ号码，将消息保存在数据库里。一旦要从数据库里提取消息，只要使用接收人的QQ号码作为查询条件，即可将消息读出。
当然，QQ服务器不可能真的就一台，而是分布在多地的多台服务器列表。这个在QQ软件里会预配置。主机A（小明）与优先使用哪台服务器，这个可以尝试Ping服务器列表，看看谁的延迟最小，优先选择最佳服务器。
北京的主机A（小明）与深圳的主机B（小美）登录的QQ服务器可能不是一台，而是多台。假设收到小明消息的是服务器A，而小美则登录在服务器B上。怎么能让服务器A知晓小美是挂在服务器B上，从而服务器A将消息转发给服务器B，服务器B再转发给小美？
这就需要一台中心服务器C，每当用户登录服务器时，登录服务器会将用户QQ号与服务器的IP地址发到中心服务器C上，这样服务器C就会有QQ号，登陆服务器对应表。
服务器A只要查询一下服务器C，即可获得服务器B的IP地址，即可建立安全加密连接，即可将发给小美的消息转发给服务器B，再转发给小美。
毕竟QQ属于即时通信，将延迟降低到最小值是一个重要的指标。所以为了最大限度降低延迟，上文中的各个服务器之间的安全加密连接，用户消息到来之前早已建立，用不着再花额外的时间建立。甚至用户QQ号与服务器的映射表数据库都可以周期性从C同步到各个QQ服务器。
上文的通信，都是使用IP报文作为运输工具，采用IP路由寻找目的地，这些都是通用的。唯一需要注意的是，用户与QQ服务器之间的通信，需要NAT。为了使得QQ服务器能将消息及时推送给用户，NAT表需要存在，不能因为没有流量刷新而老化删除，这样QQ客户端就无法及时收到消息推送。
为了避免NAT表被删除，QQ客户端会周期性发送心跳，从而刷新NAT表，QQ服务器收到心跳包，几乎不需要处理（更新一下用户依然在线的状态），就把心跳包扔了。
至于QQ打电话、QQ传输文件，原理是相似的，仅有细微的差别，通信在两个客户端之间端到端完成（建立连接），中间需要QQ服务器作为中介介入。而QQ消息，两个客户端之间压根没有建立连接，它们只维持和QQ服务器的连接。
作者|车小胖谈网络|公众号