瀏覽器位址列裡輸入URL後的全過程

光光同學發表於2019-01-09
瀏覽器

什麼是URL

URL是統一資源定位符（Uniform Resource Locator），是資源標識最常見的形式。URL描述了一臺特定伺服器上某資源的特定位置。它們可以明確說明如何從一個精確、固定的位置獲取資源。

URL說明了協議、伺服器和本地資源。

而瀏覽器都是基於HTTP協議，而HTTP是個應用層的協議。HTTP無需操心網路通訊的具體細節都交給了TCP/IP。
TCP:

  • 無差錯的資料傳輸。
  • 按序傳輸（資料總是按照傳送的順序到達）。
  • 未分段的資料流（可以在任意時刻將資料傳送出去）。

HTTP協議位於TCP的上層。HTTP使用TCP來傳輸其報文資料。

HTTP

解析URL

當使用者輸入一個完整的URL之後，瀏覽器就開始解析URL的構成，以便於查詢資源地址，大多數URL的語法通用格式如下：

<
scheme>
://<
user>
:<
password>
@<
host>
:<
port>
/<
path>
;
<
params>
?<
query>
#<
frag>
複製程式碼

基本上沒有哪個URL包含了所有這些元件。URL最重要的3個部分是方案scheme，主機host和路徑path。
如果URL中不包含port，瀏覽器會預設使用80埠進行訪問。

DNS域名解析

什麼是DNS？

DNS( Domain Name System)是“域名系統”的英文縮寫，DNS是應用層協議，事實上他是為其他應用層協議工作的，包括不限於HTTP和SMTP以及FTP，用於將使用者提供的主機名解析為ip地址。

DNS 查詢的過程如下圖所示。

瀏覽器位址列裡輸入URL後的全過程

  • 在瀏覽器中輸入www.qq.com 域名，作業系統會先檢查自己本地的hosts檔案是否有這個網址對映關係，如果有，就先呼叫這個IP地址對映，完成域名解析。

  • 如果hosts裡沒有這個域名的對映，則查詢本地DNS解析器快取，是否有這個網址對映關係，如果有，直接返回，完成域名解析。

  • 如果hosts與本地DNS解析器快取都沒有相應的網址對映關係，首先會找TCP/ip引數中設定的首選DNS伺服器，在此我們叫它本地DNS伺服器，此伺服器收到查詢時，如果要查詢的域名，包含在本地配置區域資源中，則返回解析結果給客戶機，完成域名解析，此解析具有權威性。

  • 如果要查詢的域名，不由本地DNS伺服器區域解析，但該伺服器已快取了此網址對映關係，則呼叫這個IP地址對映，完成域名解析，此解析不具有權威性。

  • 如果本地DNS伺服器本地區域檔案與快取解析都失效，則根據本地DNS伺服器的設定（是否設定轉發器）進行查詢，如果未用轉發模式，本地DNS就把請求發至13臺根DNS，根DNS伺服器收到請求後會判斷這個域名(.com)是誰來授權管理，並會返回一個負責該頂級域名伺服器的一個IP。本地DNS伺服器收到IP資訊後，將會聯絡負責.com域的這臺伺服器。這臺負責.com域的伺服器收到請求後，如果自己無法解析，它就會找一個管理.com域的下一級DNS伺服器地址(http://qq.com)給本地DNS伺服器。當本地DNS伺服器收到這個地址後，就會找http://qq.com域伺服器，重複上面的動作，進行查詢，直至找到www.qq.com主機。

  • 如果用的是轉發模式，此DNS伺服器就會把請求轉發至上一級DNS伺服器，由上一級伺服器進行解析，上一級伺服器如果不能解析，或找根DNS或把轉請求轉至上上級，以此迴圈。不管是本地DNS伺服器用是是轉發，還是根提示，最後都是把結果返回給本地DNS伺服器，由此DNS伺服器再返回給客戶機。

從客戶端到本地DNS伺服器是屬於遞迴查詢，而DNS伺服器之間就是的互動查詢就是迭代查詢。

建立TCP連線

TCP根據不同的當前狀態(常規或加星)所傳送的內容:

常規狀態 說 明 發 送 加 星 狀 態 發 送
CLOSED 關閉 RST, ACK
LISTEN 監聽連線請求(被動開啟)
SYN_SENT 已發出SYN (主動開啟) SYN SYN_SENT* SYN, FIN
SYN_RCVD 已經發出和收到SYN；等待ACK SYN, ACK SYN_RCVD* SYN, FIN, ACK
ESTABLISHED 連線已經建立(資料傳輸) ACK ESTABLISHED* SYN, ACK
CLOSE_WAIT 收到FIN，等待應用程式關閉 ACK CLOSE_WAIT* SYN, FIN
FIN_WAIT_1 已經關閉，發出FIN；等待ACK和FIN FIN, ACK FIN_WAIT_1 SYN, FIN, ACK
CLOSING 兩端同時關閉；等待ACK FIN, ACK CLOSING* SYN, FIN, ACK
LAST_ACK 收到FIN已經關閉；等待ACK FIN, ACK LAST_ACK* SYN, FIN, ACK
FIN_WAIT_2 已經關閉；等待FIN ACK
TIME_WAIT 主動關閉後長達2 M S L的等待狀態 ACK

TCP中定義了7個擴充套件狀態，這些擴充套件狀態都稱為加星狀態。它們分別是：SYN_SENT*、SYN_RCVD*、ESTABLISHED *、CLOSE_WAIT *、LAST_ACK *、FIN_WAIT_1 *和CLOSING *。

TCP輸入的處理順序

TCP協議收到報文段時，對其中所攜帶的各種控制資訊 ( SYN、FIN、ACK、URG和RST標誌，還可能有資料和選項 )的處理順序不是隨意的，也不是各種實現可以自行決定的。

瀏覽器位址列裡輸入URL後的全過程

從 CLOSED狀態到SYN_SENT狀態的變遷就標明傳送了一個SYN報文段。在圖中則沒有采用這種標記方法，而是在每個狀態框中標出處於該狀態時要傳送的報文段型別。例如，當處於SYN_RECV狀態時，要發出一個帶有 SYN的報文段，其中還包括對所收到SYN的確認( ACK )。而當處於CLOSE_WAIT狀態時，要發出對所收到FIN的確認( ACK )。

我們之所以要這樣做是因為，在TCP協議中我們經常需要處理可能造成多次狀態變遷的報文段。於是在處理一個報文段時，重要的是處理完報文段後連線所處的最終狀態，因為它決定了應答的內容。而如果不使用TCP協議，每收到一個報文段通常至多隻引起一次狀態變遷，只有在收到SYN/ACK報文段時才是例外。

三次握手

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客戶端和伺服器之間建立連線需要經過三次確認的階段，我們稱之為TCP的三次握手。

第一次

客戶端傳送一個syn報文，設定傳送序號為X，客戶端進入SYN_SENT狀態，等待伺服器回應。

第二次

服務端收到syn報文，但是服務端必須確定客戶端的syn(ack= X + 1), 因此服務端也要傳送一個syn=Y給客戶端進行確認，表示服務端已經收到客戶端的請求。
服務端需要傳送ack+syn給客戶端，此時伺服器進入SYN_RECV狀態。

第三次

客戶端收到伺服器的syn+ack包，向伺服器傳送確認包ack(ack=Y+1），此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED（TCP連線成功）狀態，完成三次握手。

舉個例子

比如你走在路上，發現前面有你的朋友向你走過來，你向你朋友揮手（第一次握手）。

你朋友看見了你向他打招呼，但是你朋友因為距離你太遠，並不確定是否是跟他打招呼的，因此，你朋友用手指了下自己，並向你示意（第二次握手）。

你看見了你朋友的表情和動作，你需要給你朋友一個肯定，此時，你點頭示意（第三次握手）。

此時你和你朋友互相聊天（TCP已連線）。

四次揮手

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由於TCP連線是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。

這原則是當一方完成它的資料傳送任務後就能傳送一個FIN來終止這個方向的連線。收到一個 FIN只意味著這一方向上沒有資料流動，一個TCP連線在收到一個FIN後仍能傳送資料。

首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。

  • TCP客戶端傳送一個FIN，用來關閉客戶到伺服器的資料傳送。
  • 伺服器收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1。和SYN一樣，一個FIN將佔用一個序號。
  • 伺服器關閉客戶端的連線，傳送一個FIN給客戶端。
  • 客戶端發回ACK報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1。

揮手例子

你和你朋友聊天，聊著聊著，突然想起來女朋友鑰匙丟了，你是回家開門的，現在耽誤了半小時了，嚇得冷汗都出來了，一想起榴蓮。。。

這個時候，你趕緊跟你朋友說了情況，你說你馬上得回去了，下次再聊（第一次揮手）。

你朋友聽了，覺得也是得趕緊回去，就跟你說你趕緊回去吧。（第二次揮手）。

然後，你朋友走了，並向你揮手道別（第三次揮手）。

你看見你朋友跟你道別，你同樣也跟你朋友道別（第四次揮手）。

回去之後，你就需要玩玩你的榴蓮了。

頁面渲染

檢視下篇文章瀏覽器渲染原理（效能優化之如何減少重排和重繪）

最後

參考文章：

1、HTTP權威指南。

2、DNS原理及其解析過程【精彩剖析】。

3、TCP-IP詳解卷

來源：https://juejin.im/post/5c354b656fb9a049e553ce68

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