当输入网址后，到网页显示，期间发生了什么

当我们输入URL到网页显示时发生什么

域名解析 --> 发起TCP的3次握手 --> 建立TCP连接后发起http请求 --> 服务器响应http请求，浏览器得到html代码 --> 浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css、图片等） --> 浏览器对页面进行渲染呈现给用户。

让我们看看一个完整的HTTP请求过程

1.首先,做域名分析,域名分析的具体过程:应用层

• 浏览器搜索自己的DNS缓存,在缓存中保持一个相应的域名和IP地址表;
• 否则,搜索操作系统DNS缓存;
• 否则,操作系统将域名发送到本地域名服务器(在递归查询模式中),本地域名服务器查询自己的DNS缓存,成功搜索返回结果。否则,迭代搜索由:
• 本地域名服务器将返回接收的IP地址到操作系统,而IP地址本身将被缓存;
• 操作系统将IP地址返回到浏览器,同时它还缓存IP地址本身;
• 到目前为止,浏览器已经收到与域名相关的IP地址。

2.浏览器启动HTTP请求;应用程序层(将相应的应用程序层协议头条添加到数据中)
3.在传输层旁边(分隔数据,序列数,添加端口数),选择传输协议,TCP或UDP,TCP是一个可靠的传输控制协议,加密HTTP请求,添加端口数等信息;
4.然后加入网络层(添加IP协议头,源IP，目的IP)，通过IP协议将IP地址包入IP数据消息中,然后使用ARP协议。当主机发送信息时,将发送包含目标IP地址的ARP请求给所有网络上的主机,并接收返回消息，为确定目标的物理地址,找到目标 MAC地址;
5.接下来是数据链层(增加帧头和帧端和数据 MAC地址),交换器将IP数据消息的顶部和底部添加到被传递的网络层中,封装为MAC帧，现在,Mac开始根据目的建立TCP连接,三次握手，接收器接收了在物理层上传输的位流后,根据首尾的标记，确定帧的开始和结束,将中间数据转移到网络层,然后将这些层传递到应用程序层上;

6.服务器响应请求并请求客户端要的资源，传回给客户端；

7.当TCP连接被切断时,浏览器将页面呈现给客户端。

详细地分析了这个过程,或者有东西在里面,然后仔细地看一下你进入网站,然后进入页面显示时发生的事情

解析URL

第一个步骤是分析URL并生成发送到Web服务器的请求信息。

当没有路径名称时,它代表在访问根目录中设置的默认文件,例如/index.html或/default.html

在分析URL后,确定Web服务器和文件名,然后根据这些信息生成HTTP请求消息。

DNS域名解析

分析URL并生成HTTP消息后,您需要委托操作系统向Web服务器发送消息。

但是我们需要得到服务器的相应的IP地址,因为向一个受托的操作系统发送消息需要知道它的IP地址。

DNS服务器特别存储Web服务器域名与IP之间的相关关系。

流程

1. 客户端向本地DNS服务器发送IP请求
2. 当非DNS服务器接收请求时,如果缓存中有一个请求,它直接返回IP地址,如果没有请求,它搜索根域服务器。
3. 根 DNS 接收到本地 DNS 的请求并发现后端是. com 将是. com 顶层域名服务器的服务器地址被返回。
4. 收到本地DNS后,返回.com域名服务发送请求请求IP
5. 顶层域名服务器返回负责区域的权威DNS服务器的地址
6. 本地DNS服务器向授权DNS服务器请求IP(为什么它是授权DNS服务器,它是域名分析结果的源头)
7. 在授权DNS服务器查询后,通知本地DNS相应的IP地址
8. 本地DNS返回IP给客户端,建立客户端与目标之间的连接

DNS的分析过程已经完成。

图解

域名分析的过程只指没有路径的路径, 只告诉他去哪里看.

将HTTP传输工作转移到操作系统中的协议堆栈

协议堆栈的内容分为几个部分,每个部分执行不同的任务,它们之间的关系有一定规则。顶部将委托工作给下部,下部接收工作并执行它。

1. 应用程序通过调用索克库委托堆栈工作。

2. 协议栈的上半部分有两块，分别是负责收发数据的TCP协议和UDP协议，他们接受应用层的委托执行收发数据的操作。

   协议堆栈的下半部分是IP协议控制网络包交付操作,在通过互联网传输数据时,数据将被切成一个网络包,向另一方发送网络包的操作是IP的责任.此外,IP包括ICMP协议(网络包传输过程中的错误通知和各种控制信息)和ARP协议(根据IP地址查询的相应的Ethernet MAC地址)

3. IP下的网络卡驱动器负责控制网络卡硬件

4. 左下部负责完成实际接收和接收操作,即执行网络线信号的发送和接收操作。

基于TCP协议传输

TCP包头格式

1. 源端口和目标端口是不可耗尽的,没有两者,您不知道该发送哪个应用程序
2. 解决包故障问题的序列
3. 确保确认对方是否收到它,否则再发送,知道如何发送。解决不丢失包裹的问题
4. 一些状态位，syn是发起一个连接，ACK是恢复，RST是重新连接，FIN是结束连接等。TCP是面向连接的，因而需要维护连接的状态，这些带状态的包的发送会引起双方状态变更
5. 该窗口的大小用于识别当前可用的处理能力,接收速度不能过快或过慢以实现TCP流量控制。 同时控制传输速度以实现拥堵控制

三次握手

TCP需要三个握手才能连接

1. 一开始客户端和服务器都处于 CLOSE 状态。先是服务端主动监听某个接口，处于 LISTEN 状态。
2. 客户端启动连接, 发送SYN, 然后进入SYN - SENT状态
3. 服务端收到发起的连接，返回 SYN，并且 ACK 客户端的 SYN ，之后处于 SYN-RCVD 状态
4. 客户端接收由服务器发送的SYN和ACK,然后是 ESTABLISHED,因为它成功地接收它们一对一。
5. 接收ACK和SEQ后,服务端是 ESTABLISHED 的,因为它也接收一个一个

因此,三个握手的目的在于确保双方都有能力发送和接收

TCP数据分割

如果HTTP请求消息比较长了，超过了MSS 的长度，这是 TCP 就需要把 HTTP 的数据拆解成一块块的数据发送，而不是一次性发送所有数据。

• MTU: 网络包的最大长度, 通常是以太网中的1500字节.
• MSS:一个网络包在删除IP和TCP头条后能容纳的TCP数据的最大长度。

数据会以 MSS 的长度为单位进行拆分，拆分出来的每一块数据都会被放进单独的网络包中。也就是在每个被拆分的数据加上 TCP 头信息，然后交给 IP 模块来发送数据。

TCP 报文生成

TCP协议有两个端口,一个用于浏览器监控(通常是随机生成)和一个用于Web服务器监控(HTTP默认为80,HTTP默认为443)。

在双方建立了连接后，TCP 报文中的数据部分就是存放 HTTP 头部 + 数据，组装好TCP报文之后，就需要交给下面的网络层处理。

远程定位

TCP模块需要委托IP模块编码数字到网络包中发送给通信对象,在执行连接、接收和切断操作的各个阶段。

在 IP 协议里面需要有源地址IP和目标地址IP：

• 源地址IP,即客户端输出的IP地址;
• 目标地址,即通过 DNS 域名进行分析的Web服务器的IP。

因为 HTTP 是经过 TCP 传输的，所以在 IP 包头的协议号，要填写为 06 （十六进制），表示协议为 TCP。

MAC两点传输

在生成IP项之后,下一个网络包需要在IP项前面添加MAC项

MAC字符串是Ethernet使用的字符串,它包含接收者和发送者 MAC地址等信息。

在MAC包中,发送者MAC地址和接收者目标MAC地址是两个点之间传输的需要。

在TCP/IP通信中,MAC包协议类型只使用:

• 0800:IP协议
• 0806:ARP协议

如何确认MAC发送者和接收者

发送方的 MAC 地址获取就比较简单了，MAC 地址是在网卡生产时写入到 ROM 里的，只要将这个值读 取出来写入到 MAC 头部就可以了。

接收方的 MAC 地址就有点复杂了，只要告诉以太网对方的 MAC 的地址，以太网就会帮我们把包发送过去，那么很显然这里应该填写对方的 MAC 地址。

所以先得搞清楚应该把包发给谁，这个只要查一下路由表就知道了。在路由表中找到相匹配的条目，然 后把包发给 Gateway 列中的 IP 地址就可以了。

如何获取对方的MAC地址

这需要一个ARP协议来帮助我们找到路由器的MAC地址

ARP协议在Ethernet上广播,并调用Ethernet上的所有设备:"这个IP地址是谁?请告诉我您的MAC地址。

然后有人回答说IP是他的,他的MAC地址是XX。

如果另一方和他们自己是同一个子网,那么通过上述操作可以得到另一方的MAC地址,然后我们将这个MAC地址写入MAC头,MAC头完成。

不是每次你需要收播的时候

查询的结果将存储在下面的操作系统中,称为ARP缓存的内存空间中,但缓存需要几分钟。

这意味着在发送包时首先查询ARP缓存,如果对方的MAC地址已经存储在ARP缓存中,那么不需要发送查询并直接使用ARP缓存中的地址。

当ARP缓存不包含其他MAC地址时,会发送ARP广播查询。

网络卡将数字信息转换为电话号码

IP生成的网络包知识存储在存储中的一系列二进制数字信息中,无法直接发送给另一方,因此,我们需要将数字信息转换为通过网络传输的电报,这意味着这是真正的数据传输过程。

网络卡执行此系列操作,需要网络卡驱动程序来控制网络卡。

在从IP模块获取包后,网络卡将将其复制到网络卡内部的缓存区,然后在开始时添加消息标题和实际帧边界,以及用于检测错误的帧校正序列。

• 启动帧分隔器是一个标记,用来指示包的启动位置
• 最后的FCS(帧检查序列)用于检查包传输过程是否损坏

最后, 网络卡将数据包转换成电报,并通过网络线发送.

交换机转发包

开关的设计是将原来的网络包转移到目的地

包交接操作

首先,电报到达网络接口,交换机的模块模块接收,然后交换机的模块将电报转换成数字信号。

然后在包末端检查FCS的错误,如果没有问题,将它们置于缓冲器中。 这个部分基本上与计算机的网络卡相同,但交换机的工作方式与网络卡不同。

计算机的网络卡本身有MAC地址,并通过验证接收者接收包的MAC地址来决定是否发送给自己,如果你不把它给自己,就把它给别人;相对而言,交换机的终端没有验证接收机的MAC地址,相反,它直接接收所有数据包并存储它们在缓冲器中。因此，交换机和网卡不同，开关的端口没有MAC地址

在将包放在缓冲区后,您需要询问是否包的接收机 MAC地址已经记录在 MAC地址表中。

交换机的MAC地址列表主要包含两个信息:

• 一个是设备的MAC地址
• 另一个是该设备连接到哪个开关的端口

举个例子，如果收到的包裹的接收机 MAC地址为00-02-B3-1C-9C-F9,匹配图表中的第三行,根据端口列的信息，该地址已知位于3号港口。然后你可以通过交换电路发送数据包到相应的端口。

因此,交换机根据MAC地址表搜索MAC地址,然后发送信号到相应的端口。

如果交换机无法找到MAC地址怎么办?

在地址表中无法找到指定的MAC地址,这可能是因为该地址的设备尚未向交换机发送数据包,或者由于该设备没有运行一段时间,地址已被从地址表中删除。

在这种情况下,开关不能决定将数据包转移到哪个端口,而是只能转移到其他所有端口,而不是源端口,无论设备是否连接来接收数据包。

这不会造成任何问题,因为Ethernet设计最初将数据包发送到整个网络,只有相应的接收器接收数据包,而其他设备则忽略数据包。

那会造成网络拥堵吗

在发送包后,目标设备会做相应的操作,一旦包返回,交换机可以将其地址写入MAC地址表,下次不需要将包发送到所有端口。

局域网中每秒可以传输上千个包，多处一两个包并无大碍。

此外,如果接收机的MAC地址是广播地址,交换机会将软件包发送到除源端口外的所有端口。

下面两个是广播地址

• MAC 地址中的 FF:FF:FF:FF:FF:FF
• IP 地址中的 255.255.255.255

通过路由器转发

在网络包通过开关后,它到达路由器并转移到下一路由器或目标设备。

该步骤传输的工作原理类似于交换机的工作原理,也是通过检查表来确定数据包的传输。

然而,在特定操作过程中,路由器和开关是不同的。

• 由于路由器是基于IP的,称为三层网络设备,每个路由器的端口都有MAC地址和IP地址
• 该开关基于Ethernet,通常被称为两级网络设备。开关的端口没有MAC地址

路由器基本原理

路由器的端口有一个MAC地址,因此它可以是Ethernet的发送者和接收者;它也有一个IP地址,在这个意义上类似于计算机的网络卡。

当转发包时，首先路由器端口会接收发给自己的以太网包，然后路由表查询转发目标，再由响应的端口作为发送方将以太网包发送出去。

路由器的包接收操作

首先,信号到达网络接口,路由器中的模块将信号转换成数字信号,然后通过FCS包末端进行错误检查。

如果没有问题,请检查接收机的MAC地址在MAC头部,看看卡是否向自己发送IDE包,如果没有,将它置于接收缓冲区,或丢弃包。

一般来说,路由器的端口有MAC地址,只接收与其本身地址匹配的包,如果没有匹配的包,则被丢弃。

查询路由表确定输出端口

在包接收操作完成后,路由器将删除初始包的MAC头。

MAC 头部的作用就是将包送达路由器，其中的接收方 MAC 地址就是路由器端口的 MAC 地址。因此，当包到达路由器之后，MAC 头部的任务就完成了，于是 MAC 头部就会被抛弃。

然后,路由器根据MAC头背部的IP头的内容进行数据包传输操作。

传输操作分为几个阶段,首先,查询路由表确定传输目标。

举个例子

假设地址为 10.10.1.101 的计算机要向地址为 192.168.1.100 的服务器发送一个包，这个包先到达图中的路由器。

确定传输目标的第一步是在接收器IP地址查询路由表中的目标地址列中找到匹配的记录。

上述路由匹配,每个条目的子网掩码和 192.168.1.100 IP 做&与运算后，结果与相应的文章的目标地址匹配.如果匹配被选为传送目标,如果不匹配, 继续与下一条匹配路由.

如第二条目的子网掩码 255.255.255.0 与 192.168.1.100 IP 做&与运算后，得到结果是 192.168.1.0 ，这与第二条目的目标地址 192.168.1.0 匹配，第二条记录将作为转移目标。

实在找不到匹配路由时，就会选择默认路由，路由表中子网掩码为 0.0.0.0 的记录表示「默认路由」。

路由器的发送操作

下一步是输入该包的发送操作

首先,我们需要根据网络 Gateway表来判断对方的地址

• 如果路由是IP地址,则该IP地址是我们想要发送的目标地址,并且尚未到达终点,需要继续由路由器发送。
• 如果网关为空，则IP头部中的接收方 IP 地址就是要转发到的目标地址，也是终于找到 IP 包头里的目标地址了，说明已抵达终点。

知道对方的 IP 地址之后，接下来需要通过 ARP 协议根据 IP 地址查询 MAC 地址，并将查询的结果作为接收方 MAC 地址。

路由器也有一个ARP缓存,所以它们首先查询ARP缓存并发送一个ARP请求,如果他们找不到它。

接下来是发送者MAC地址字段,其中输入输入端口的MAC地址,还有一个以太网类型字段,其中0080(16英寸)代表IP协议。

网络包完成后，接下来会将其转换成电信号并通过端口发送出去。这一步的工作过程和计算机也是相同的。

发送的网络包通过交换机到达下一个路由器,因为接收机的MAC地址是下一个路由器的地址,因此交换包的机会根据这个地址发送到下一个路由器。

接下来,下一个路由器将将数据包转移到下一个路由器,并且在层级转移之后,网络数据包到达最后的目的地。

我不知道你是否注意到了,但在数据包传输过程中,源IP和目标IP都是相同的,而MAC地址也是相同的,因为您需要MAC地址来传输两个设备之间的数据包

客户端接收数据包

数据包抵达服务器后，服务器会先扒开数据包的 MAC 头部，查看是否和服务器自己的 MAC 地址符合，符合就将包收起来。

接着继续扒开数据包的 IP 头，发现 IP地址符合，根据 IP 头中协议项，知道自己上层是 TCP 协议。

于是，扒开 TCP 的头，里面有序列号，需要看一看这个序列包是不是我想要的，如果是就放入缓存中然后返回一个 ACK，如果不是就丢弃。TCP 头部里面还有端口号，HTTP 的服务器正在监听这个端口号。

因此,服务器自然地知道HTTP进程需要该包,并发送该包到HTTP进程中。

服务器的 HTTP 进程看到，运来这个请求是要访问一个页面，于是把这个网页封装在HTTP 响应报文里。

HTTP响应消息也需要放在TCP、IP、MAC头上,但是这个源地址是服务器IP地址,而客户端IP地址是目标地址。

穿好头部衣服后，从网卡出去，交由交换机发出到出城的路由器，路由器就把响应数据包发送到了下一个路由器，就这样跳啊跳。

客户端收到了服务器响应的数据包后，也开始扒皮，把收到的数据包的皮扒的只剩 HTTP 响应报文后，交给浏览器去渲染页面，一份特别的数据包快递就这样显示出来了。

最后客户端要厉害了，向服务器发起了 TCP 四次挥手，至此双方连接就断开了。

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