HTTP-點開瀏覽器輸入網址背後發生的那點事

時間 2019-11-24

標籤 http 點開瀏覽器輸入網址背後發生那點欄目 HTTP/TCP 简体版

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前言

Internet最先來源於美國國防部ARPANet，1969年投入運行，到如今已有很長一段路了，各位想要了解發展史能夠百度下，這裏就很少說了。android

現現在當咱們想要獲取一些資料，首先是打開某個瀏覽器，在地址欄輸入地址，想要的信息出如今你的面前。web

你們有沒有想過輸入地址就能返回給你想要的信息是怎麼實現的呢？瀏覽器

下面就來簡單說下它的實現流程，不過在這以前先來了解下HTTP基本概念以下緩存

HTTP基本概念

在這引用http://www.zsythink.net/archives/76

這是一篇爲初學者準備的文章，因此做者會盡可能從基礎出發，儘可能細緻的描述每個細節，以求讓初學者不會一頭霧水，有必定基礎的同窗就不用看了，以避免浪費你的時間。服務器

假設博主今天春心蕩漾，想要訪問一些不可描述的小網站，因而，博主悄悄的打開了瀏覽器，在瀏覽器的地址欄中輸入了一個小網站的網址，多線程

此處假設這個小網站的網址爲 www.zsythink.net ，當博主輸入了這個網址之後，瀏覽器中就顯示了博主想要看到的內容，整個過程以下圖所示。學習

那麼，瀏覽器返回給咱們的內容是怎麼產生的呢？

這些內容確定不是憑空產生的，而是有人爲咱們準備了這些內容，當咱們在瀏覽器的地址欄中輸入網址之後，網站

這些提早準備好的內容便可返回到瀏覽器中，以便有須要的人可以查看到這些內容，spa

而查看這些內容的人就是咱們日常所說的"客戶"，客戶每每會經過"客戶端程序"去請求、查看這些內容，.net

咱們最常使用的客戶端程序就是瀏覽器了，因此，在以後的http相關的文章中，

若是沒有特別說明，咱們所說的"客戶端"就是指"瀏覽器"，咱們使用客戶端去查看咱們想要的內容，

而提供內容的一端被稱爲"服務端"，看成爲客戶時，咱們須要在電腦上安裝客戶端軟件（即瀏覽器），

經過客戶端軟件查看咱們想要的內容，而做爲提供內容的人，也須要在服務端的計算機上安裝對應的軟件，

才能爲咱們提供服務，而服務端的計算機就是咱們常說的"服務器"，安裝在服務器上的、爲咱們提供內容的軟件被稱之爲"web服務器軟件"。

因此，綜上所述，咱們能夠了解到以下名詞

注：以下名詞的解釋均針對http而言，在後面的文章中咱們會解釋什麼是http，此處不用糾結

客戶端：客戶端一般是指瀏覽器，好比谷歌瀏覽器、火狐瀏覽器、IE等，瀏覽器安裝在客戶使用的電腦上，因此，在描述http時，客戶端一般也代指那些安裝了瀏覽器的電腦。

服務端：服務端一般是指那些安裝了"web服務軟件"的計算機，這些服務端的計算機被稱爲服務器。

沒錯，聰明如你必定想到了，說白了，客戶端與服務端就是兩臺電腦，分別安裝了不一樣的軟件，服務端提供內容，客戶端查看內容。

因此，當咱們訪問網頁時，大體的過程以下圖所示。

客戶端與服務端既然可以通信，那麼證實它們之間必定是經過某種方法進行溝通的，就像你我之間可以進行溝通同樣。

舉例說明

你和我都說漢語，因此，當我說"蘋果"這個詞的時候，你就會想到一種水果，或者想到一個手機品牌，

可是當我對一個美國人說"蘋果"兩個字時，他可能並不能理解我在說什麼，由於他可能聽不懂漢語，

若是我想要對他表達"蘋果"這個詞，我須要說"Apple"，他纔會明白我說的是什麼，當我跟你聊天時，咱們都說漢語，

當兩個美國人聊天時，他們都說英語，這樣，纔能有效的溝通，總之，若是想要可以順暢的溝通，

溝通雙方都必須遵照相同的協議，咱們能夠把漢語理解成一種協議，把英語也理解成一種協議，

只要溝通雙方都遵照相同的協議，雙方就可以順暢的溝通，只要溝通雙方都遵照相同的協議，雙方就可以理解對方想要作什麼。

固然，之因此拿漢語、英語舉例，是爲了讓初學者可以更加容易的理解"協議"這個詞，可是請不要錯誤的覺得"協議"就是"語言"，

之因此拿語言舉例，是爲了方便理解，說白了，"協議"能夠理解爲某種規則或者某種約定，

只要你們都嚴格按照這種約定行事，世界就會正常的運轉，好比"紅燈停，綠燈行"也能夠理解爲一種協議，

好比在馬路上都要靠右行駛（在中國）,也是一種協議，好比在小飯館，你給老闆人民幣，老闆給你對應的餐食，

也是一種協議，"協議"的概念稍微有一些抽象，稍微有一些寬泛，此處大概有一個印象便可，在學習的過程當中，咱們本身就會慢慢的理解它了。

客戶端與服務端之間，也須要遵照某些相同的協議，纔可以順暢的通信，細心如你必定注意到了，我說的是"某些"協議，也就是說，雙方要遵照的協議不止有一種，它們須要同時遵照多種協議，纔可以正常的完成整個通信過程。

好比http協議，剛纔已經說過，不一樣的"層面"中，須要使用不一樣的協議，http協議就是應用層的一種協議，http協議是什麼意思呢？

http是HyperText Transfer Protocol的縮寫，HyperText Transfer Protocol譯爲"超文本傳輸協議"。

從字面上理解，這種協議是用來傳輸"超文本"的，咱們能夠暫且粗暴的將"超文本"理解成咱們所謂的"網頁"（這樣並不許確，可是方便理解），那麼，咱們能夠將http協議理解爲一種"網頁傳輸協議"。

…

一次完整的HTTP請求過程

web服務請求處理步驟

HTTP服務通訊過程

人性化HTTP請求相應圖

圖片來自：理解Http請求與響應

大體以下

域名解析 --> TCP3次握手 --> 發起http請求 --> 服務器響應http請求並傳輸數據 –> 瀏覽器解析並渲染呈現給用戶 –> TCP4次揮手

域名解析

當用戶在瀏覽器輸入https://www.cnblogs.com/時，瀏覽器會對此域名或主機進行解析，獲得對應的IP地址，那麼它時怎麼進行域名解析的呢？

一、首先先去本機hosts文件查找此FQDN沒有沒定義的指向所在的IP地址條目，若是找到，就結束解析

二、若是沒有找到，回去瀏覽器器自己DNS緩存裏去尋找，找打結束解析

三、沒有找到，會去本機配置的首選DNS服務器查詢，通常這是三大運營商提供的，經過UTP53端口發起請求，這個請求是遞歸查詢，DNS服務器收到請求後，會查詢自身緩存，找到條目而且沒有過時，就返回給用戶，結束解析。若是沒有找到，它會去找根服務器，全球13個根服務器（根服務器地址本機DNS服務器內置），詢問根服務器（你知不知道一個域名叫「www.cnblogs.com」的IP地址)，根回覆說，(我不知道此域名的IP地址，但我知道com域的IP地址，你去詢問它吧)，因而運行商提供的DNS服務器就去詢問com這個域，（你知不知道一個叫「www.cnblogs.com」域名IP地址），com域回答你說，（我不知道此域名的IP地址，但我知道「cnblogs.com域的IP地址，你去問他吧「），這是運行商DNS服務器，對cnblogs.com域發起請求詢問，（你知不知道一個叫」www.cnblogs.com「域的IP地址，它一查，發現此域，就是它負責的，就會對你說，此域是我負責的，它的IP是X.X.X.X這時運行商DNS服務器拿到地址，就會返回客戶主機內核，內核再返回給瀏覽器，到此解析結束，進行下一步。

固然這裏面還要涉及到IP –> MAC（物理地址）的解析

TCP3次握手

瀏覽器拿到域名對應的IP後，會拿一個隨機端口向WEB服務程序80端口發起TCP請求連接

備註：

SYN(synchronous創建聯機)

ACK(acknowledgement 確認)

PSH(push傳送)

FIN(finish結束)

RST(reset重置)

URG(urgent緊急)

Sequence number(順序號碼)

Acknowledge number(確認號碼)

舉例

A : 你好我是A，你能聽獲得我說話嗎？

B : 聽到了，我是B，你能聽到我說話嗎？

A : 能夠，聽到了

好創建鏈接，開始聊天！

過程

第一次握手：創建鏈接，客戶端將SYN標記爲1，seq標記爲x，並將SYN包發送到服務器，並進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認；

第二次握手：服務器收到SYN，知道客戶端要創建連接，同時向客戶端也發送一個SYN包（SYN=1）和一個ACK包(ACK=1)，隨機產生一個數seq=y，ack=x+1（客戶端的seq值x加1），來確認客戶端的SYN，並進入SYN_RECV；

第三次握手：客戶端收到服務器發來的SYN+ACK後，確認ack值，並回復服務器端一個ACK確認，發送完畢後，雙方進入ESTABLISHED狀態。

三次握手成功後，開始傳輸數據。

一個完整的三次握手也就是請求---應答---再次確認

連接創建成功後，就要開始下一步，傳輸數據

HTTP請求相應處理

一、創建TCP鏈接：

接收或拒絕鏈接請求

發送請求報文

二、接收請求：

接收客戶端發來的請求報文中的信息對某資源的一次請求的過程

Web訪問響應模型（Web I/O）

1）單進程I/O模型：

啓動一個進程處理用戶請求，並且一次只處理一個，多個請求被串行響應

2）多進程I/O模型：

並行啓動多個進程,每一個進程響應一個鏈接請求

3）複用I/O結構：

啓動一個進程，同時響應N個鏈接請求

實現方法：多線程模型和事件驅動

多線程模型：一個進程生成N個線程，每線程響應一個鏈接請求

事件驅動：一個進程處理N個請求

4）複用的多進程I/O模型：

啓動M個進程，每一個進程響應N個鏈接請求，同時接收M*N個請求

三、處理請求：

服務器對請求報文進行解析，並獲取請求的資源及請求方法等相關信息，根據方法，資源，首部和可選的主體部分對請求進行處理

HTTP經常使用請求方式，Method
GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、TRACE、OPTIONS

四、訪問資源：

服務器獲取請求報文中請求的資源web服務器，即存放了web資源的服務器，負責向請求者提供對方請求的靜態資源，或動態運行後生成的資源

資源放在服務端特定的目錄下

備註：經過MAC地址和端口號肯定具體的應用程序

五、構建響應報文：

一旦Web服務器識別除了資源，就執行請求方法中描述的動做，並返回響應報文。響應報文中包含有響應狀態碼、響應首部，若是生成了響應主體的話，還包括響應主體

六、發送響應報文

向客戶端回覆報文

七、記錄日誌：

最後，當事務結束時，Web服務器會在日誌文件中添加一個條目，來描述已執行的事務

備註：這中間還要涉及到https的創建過程

數據傳輸完畢就要斷開連接了

四次揮手

如圖

備註：

數據傳輸完畢後，雙方均可釋放鏈接。最開始的時候，客戶端和服務器都是處於ESTABLISHED狀態，而後客戶端主動關閉，服務器被動關閉。

過程

客戶端進程發出鏈接釋放報文，而且中止發送數據。釋放數據報文首部，FIN=1，其序列號爲seq=u（等於前面已經傳送過來的數據的最後一個字節的序號加1），此時，客戶端進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態。 TCP規定，FIN報文段即便不攜帶數據，也要消耗一個序號。
服務器收到鏈接釋放報文，發出確認報文，ACK=1，ack=u+1，而且帶上本身的序列號seq=v，此時，服務端就進入了CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP服務器通知高層的應用進程，客戶端向服務器的方向就釋放了，這時候處於半關閉狀態，即客戶端已經沒有數據要發送了，可是服務器若發送數據，客戶端依然要接受。這個狀態還要持續一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。
客戶端收到服務器的確認請求後，此時，客戶端就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態，等待服務器發送鏈接釋放報文（在這以前還須要接受服務器發送的最後的數據）。
服務器將最後的數據發送完畢後，就向客戶端發送鏈接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，因爲在半關閉狀態，服務器極可能又發送了一些數據，假定此時的序列號爲seq=w，此時，服務器就進入了LAST-ACK（最後確認）狀態，等待客戶端的確認。
客戶端收到服務器的鏈接釋放報文後，必須發出確認，ACK=1，ack=w+1，而本身的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態。注意此時TCP鏈接尚未釋放，必須通過（最長報文段壽命）的時間後當客戶端撤銷相應的TCB後，才進入CLOSED狀態。
服務器只要收到了客戶端發出的確認，當即進入CLOSED狀態。一樣，撤銷TCB後，就結束了此次的TCP鏈接。能夠看到，服務器結束TCP鏈接的時間要比客戶端早一些。