输入URL到页面展示发生了什么

详解输入URL到浏览器页面展示过程都发生了什么

一、简单的过程总体概览

①DNS域名解析

②建立TCP连接

③发送HTTP请求

④服务器处理并返回HTTP报文

⑤浏览器解析渲染页面

⑥关闭TCP连接

二、详细过程解析

1、DNS域名解析

在浏览器输入熟悉的网址比如www.baidu.com，这个叫做网址，并不是百度真实的地址，互联网中每一台机器都有唯一标识的ip地址。网址和ip地址的转换，就是DNS解析。

网址简单容易记住，但是ip地址很复杂，所以需要一个地址簿记录哪个ip对应哪一个网址，这个地址簿就是DNS服务器。

（1） DNS服务树状结构如下

根DNS服务器：返回顶级DNS服务器ip地址
顶级DNS服务器：返回权威DNS服务器ip地址
权威DNS服务器：返回相应主机ip地址

（2）DNS服务器查找过程

DNS域名查找，在客户端和浏览器，本地DNS之间是递归查询，在本地DNS服务器与根域及其子域之间是迭代查询

需要获取到域名的对应IP，需要访问域名服务器，域名服务器访问流程大致如下：

查找浏览器缓存 ——> 查找操作系统缓存 ——> 查找路由器缓存 ——> 查找本地DNS缓存 ——> 递归查询

递归过程：

查找就可能找到或者找不到两种情况

①本地DNS服务器找到：在客户端浏览器输入url网址后，在递归查找找到ip地址，任何一个步骤找到都会结束查找过程。

②本地DNS服务器找不到：根据本地DNS服务器设置的转发器进行查询，迭代查找。

（3）解析URL

完整的url：协议+域名+端口+路径[+参数] [+描点]
解析url是因为某些参数包含的特殊字符会产生歧义，url对非安全字符转义，用的是百分号编码
encodeURL 不会编译= ？ & ；/等符号，所以用来编码整个URL；而encodeURLComponent编码会编译以上特殊字符，所以用来编码参数部分

（4）检查浏览器是否有缓存

注意检查缓存发生在发起请求之前进行

一些概念

强缓存：有效期内的缓存资源直接使用，返回200（没有进行真正的请求）

memory cache：内存中读取，读取速度快，一般页面刷新时用到

disk cache：磁盘中读取，读取速度慢，一般关闭后重新打开用到

协商缓存：超过有效期，写带缓存的资源标识向服务器发起请求，检验是否能用

304：可以继续使用，不携带数据

200：需要用新的资源，并缓存

检查顺序

①通过Cache-Control和Expires来检查是否存在强缓存，存在则直接取本地磁盘的html，状态码为200 ，从内存or磁盘

②没有强缓存则会向服务器发起请求（先进行下一步的TCP连接），服务器通过Etag和Last-Modify来与服务器确认返回的响应是否被更改（协商缓存），若无更改则返回状态码（304 Not Modified）,浏览器取本地缓存

③若强缓存和协商缓存都没有命中则返回请求结果

2、建立TCP连接

首先判断是否是https，若协议是https则作加密处理。

HTTPS由两部分组成HTTP+SSL/TLS，在http上加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS加密，传输的数据自然也是加密后的数据。

HTTPS=HTTP+加密+认证+完整性保护

（1）三次握手建立TCP连接

一些概念

ACK：此标志表示应答域有效，有两个取值：0和1。为1的时候表示应答域有效，反之为0。TCP协议规定，只有ACK=1时有效，也规定连接建立后所有发送的报文的ACK必须为1。

SYN：在连接建立时用来同步序号。SYN置1就表示这是一个连接请求或连接接受报文。当SYN=1而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文。同意建立连接，在响应报文中SYN=1和ACK=1。

FIN：用来释放一个连接。当 FIN = 1 时，表明此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放连接。

三次握手

建立TCP连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换TCP窗口大小信息。

刚开始客户端处于Closed的状态、服务器端处于Listen的状态

①第一次握手，客户端给服务端发一个 SYN 报文，并指明客户端的初始化序列号 ISN©。此时客户端处于 SYN_SEND 状态。

首部的同步位SYN=1，初始序号seq=x，SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号。

②第二次握手，服务器收到客户端的 SYN 报文之后，会以自己的 SYN 报文作为应答，并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。同时会把客户端的 ISN + 1 作为ACK 的值，表示自己已经收到了客户端的 SYN，此时服务器处于 SYN_RCVD 的状态。

在确认报文段中SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，初始序号seq=y

③客户端收到 SYN 报文之后，会发送一个 ACK 报文，当然，也是一样把服务器的 ISN + 1 作为 ACK 的值，表示已经收到了服务端的 SYN 报文，此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后，也处于 ESTABLISHED 状态，此时，双方已建立起了连接。

确认报文段ACK=1，确认号ack=y+1，序号seq=x+1（初始为seq=x，第二个报文段所以要+1），ACK报文段可以携带数据，不携带数据则不消耗序号。

发送第一个SYN的一端将执行主动打开（active open），接收这个SYN并发回下一个SYN的另一端执行被动打开（passive open）

三次握手想要达到什么样的目的

①客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
②服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常
③客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。

（2）SSL握手过程

①第一阶段建立安全能力包括协议版本会话Id 密码构件压缩方法和初始随机数

②第二阶段服务器发送证书密钥交换数据和证书请求，最后发送请求-相应阶段的结束信号

③第三阶段如果有证书请求客户端发送此证书之后客户端发送密钥交换数据也可以发送证书验证消息

④第四阶段变更密码构件和结束握手协议

3、发送HTTP请求

它会对TCP连接进行处理，对HTTP协议进行解析，并按照报文格式进一步封装成HTTP Request对象。

Web服务器有Tomcat, Nginx和Apach

HTTP报文分为三份：状态码、响应报头、响应报文

（1）状态码

状态码是由3位数组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值

常见状态码：200, 204, 301, 302, 304, 400, 401, 403, 404, 422, 500

1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理。
2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受。
3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作。
4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现。
5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求

（2）HTTP缓存

HTTP属于客户端缓存，浏览器有一个缓存数据库，用来保存静态文件。

（3）发送请求获取html页面

通常请求行：请求的方式（get或post） + 请求的资源的位置（url） + HTTP/[版本号](HTTP/1.1)

客户端与服务器之前建立链接，收到服务器的返回比如index.html资源

发送http请求过程：组装http报文并将报文发向指定地址的过程服务器处理并返回HTTP报文

4、服务器处理请求并返回http报文

（1）服务器响应html

服务器可能是server或者cdn

cdn：内容分发网络，加快传输速度。主要是存储静态文件，前端html、css、js、图片文件等

nginx：常用的反向代理服务器。服务器上可能会通过nginx等设置静态资源代理，将url对应的html静态资源返回。

请求SEO页面就需要服务端渲染，服务器根据模板和数据渲染html文件并且返回给前端

服务端渲染：模板语法ejs、art-template；基于vue、react等框架的nuxt.js、next.js

（2）浏览器解析html

浏览器下载html数据，将html文档解析成一个个标签；解析到

客户端开始检查收到的index.html文件中可以建立http请求的标签，可以建立http链接的标签有link script img video audio iframe，需要注意的是访问服务器资源，等待响应会阻塞浏览器页面渲染，可以使用defer和async新的属性，编排资源加载顺序。

5、浏览器解析渲染页面

浏览器渲染页面

①浏览器解析HTML，构建DOM树

②浏览器解析css，构建CSS Rule Tree规则树

③解析完成后，浏览器引擎根据DOM树和CSS规则构造Render Tree（不包括Header、display：none）

④根据Render Tree布局lay out，计算节点

⑤遍历Render Tree绘制paint

6、关闭TCP连接

四次挥手

①Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态

②Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

③Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态

④Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT_2状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

建立链接和分开链接次数不同的原因是：ack确认 fin完成 不会同时发送

发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态