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当在浏览器中输入 Google.com 并且按下回车之后发生了什么? #38

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(1)解析URL: 首先会对 URL 进行解析,分析所需要使用的传输协议和请求的资源的路径。如果输入的 URL 中的协议或者主机名不合法,将会把地址栏中输入的内容传递给搜索引擎。如果没有问题,浏览器会检查 URL 中是否出现了非法字符,如果存在非法字符,则对非法字符进行转义后再进行下一过程。

(2)缓存判断: 浏览器会判断所请求的资源是否在缓存里,如果请求的资源在缓存里并且没有失效,那么就直接使用,否则向服务器发起新的请求。

(3)DNS解析: 下一步首先需要获取的是输入的 URL 中的域名的 IP 地址,首先会判断本地是否有该域名的 IP 地址的缓存,如果有则使用,如果没有则向本地 DNS 服务器发起请求。本地 DNS 服务器也会先检查是否存在缓存,如果没有就会先向根域名服务器发起请求,获得负责的顶级域名服务器的地址后,再向顶级域名服务器请求,然后获得负责的权威域名服务器的地址后,再向权威域名服务器发起请求,最终获得域名的 IP 地址后,本地 DNS 服务器再将这个 IP 地址返回给请求的用户。用户向本地 DNS 服务器发起请求属于递归请求,本地 DNS 服务器向各级域名服务器发起请求属于迭代请求。

(4)获取MAC地址: 当浏览器得到 IP 地址后,数据传输还需要知道目的主机 MAC 地址,因为应用层下发数据给传输层,TCP 协议会指定源端口号和目的端口号,然后下发给网络层。网络层会将本机地址作为源地址,获取的 IP 地址作为目的地址。然后将下发给数据链路层,数据链路层的发送需要加入通信双方的 MAC 地址,本机的 MAC 地址作为源 MAC 地址,目的 MAC 地址需要分情况处理。通过将 IP 地址与本机的子网掩码相与,可以判断是否与请求主机在同一个子网里,如果在同一个子网里,可以使用 APR 协议获取到目的主机的 MAC 地址,如果不在一个子网里,那么请求应该转发给网关,由它代为转发,此时同样可以通过 ARP 协议来获取网关的 MAC 地址,此时目的主机的 MAC 地址应该为网关的地址。

(5)TCP三次握手: 下面是 TCP 建立连接的三次握手的过程,首先客户端向服务器发送一个 SYN 连接请求报文段和一个随机序号,服务端接收到请求后向服务器端发送一个 SYN ACK报文段,确认连接请求,并且也向客户端发送一个随机序号。客户端接收服务器的确认应答后,进入连接建立的状态,同时向服务器也发送一个ACK 确认报文段,服务器端接收到确认后,也进入连接建立状态,此时双方的连接就建立起来了。

(6)HTTPS握手: 如果使用的是 HTTPS 协议,在通信前还存在 TLS 的一个四次握手的过程。首先由客户端向服务器端发送使用的协议的版本号、一个随机数和可以使用的加密方法。服务器端收到后,确认加密的方法,也向客户端发送一个随机数和自己的数字证书。客户端收到后,首先检查数字证书是否有效,如果有效,则再生成一个随机数,并使用证书中的公钥对随机数加密,然后发送给服务器端,并且还会提供一个前面所有内容的 hash 值供服务器端检验。服务器端接收后,使用自己的私钥对数据解密,同时向客户端发送一个前面所有内容的 hash 值供客户端检验。这个时候双方都有了三个随机数,按照之前所约定的加密方法,使用这三个随机数生成一把秘钥,以后双方通信前,就使用这个秘钥对数据进行加密后再传输。

(7)返回数据: 当页面请求发送到服务器端后,服务器端会返回一个 html 文件作为响应,浏览器接收到响应后,开始对 html 文件进行解析,开始页面的渲染过程。

(8)页面渲染: 浏览器首先会根据 html 文件构建 DOM 树,根据解析到的 css 文件构建 CSSOM 树,如果遇到 script 标签,则判端是否含有 defer 或者 async 属性,要不然 script 的加载和执行会造成页面的渲染的阻塞。当 DOM 树和 CSSOM 树建立好后,根据它们来构建渲染树。渲染树构建好后,会根据渲染树来进行布局。布局完成后,最后使用浏览器的 UI 接口对页面进行绘制。这个时候整个页面就显示出来了。

(9)TCP四次挥手: 最后一步是 TCP 断开连接的四次挥手过程。若客户端认为数据发送完成,则它需要向服务端发送连接释放请求。服务端收到连接释放请求后,会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包,并进入 CLOSE_WAIT 状态,此时表明客户端到服务端的连接已经释放,不再接收客户端发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的,所以服务端仍旧可以发送数据给客户端。服务端如果此时还有没发完的数据会继续发送,完毕后会向客户端发送连接释放请求,然后服务端便进入 LAST-ACK 状态。客户端收到释放请求后,向服务端发送确认应答,此时客户端进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL(最大段生存期,指报文段在网络中生存的时间,超时会被抛弃) 时间,若该时间段内没有服务端的重发请求的话,就进入 CLOSED 状态。当服务端收到确认应答后,也便进入 CLOSED 状态。