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瀏覽器輸入url后發生了什么

2020-10-08 09:08:02 後端開發

從url到ip地址

 

dns決議

  1. 瀏覽器檢域名是否在快取當中
  2. 如果快取中沒有,就去呼叫 gethostbyname 庫函式進行查詢,
  3.  gethostbyname 函式在試圖進行DNS決議之前首先檢查域名是否在本地 Hosts 里
  4. 沒有快取,也沒有在 hosts 里找到,則將會向 DNS 服務器發送一條 DNS 查詢請求(UDP,53埠)
  5. 查詢本地 DNS 服務器
  6. 如果 DNS 服務器和我們的主機在同一個子網內,系統會按照下面的 ARP 程序對 DNS 服務器進行 ARP查詢
  7. 如果 DNS 服務器和我們的主機在不同的子網,系統會按照下面的 ARP 程序對默認網關進行查詢

 

ARP

  1. 首先查詢 ARP 快取,如果快取命中,我們回傳結果:目標 IP = MAC,如果快取沒有命中:
  2. 向本網段的所有主機發送ARP資料包
  3. 當本網路的所有主機收到該ARP資料包時,首先檢查資料包中的IP地址是否是自己的IP地址,如果不是,則忽略該資料包,如果是,則首先從資料包中取出源主機的IP和MAC地址寫入到ARP串列中,如果已經存在,則覆寫,然后將自己的MAC地址寫入ARP回應包中,告訴源主機自己是它想要找的MAC地址,
  4. 源主機收到ARP回應包后,將目的主機的IP和MAC地址寫入ARP串列,并利用此資訊發送資料,如果源主機一直沒有收到ARP回應資料包,表示ARP查詢失敗,
    廣播發送ARP請求,單播發送ARP回應

 

遞回查詢迭代查詢

之后從DNS服務器中獲得域名對應的ip地址

 


 

 從tcp資料報到位元流

當瀏覽器得到了目標服務器的 IP 地址,以及 URL 中給出來埠號(http 協議默認埠號是 80, https 默認埠號是 443),它會呼叫系統庫函式socket ,請求一個 TCP流套接字,對應的引數是  AF_INET/AF_INET6  和  SOCK_STREAM  ,

作業系統的任務:

  • 這個請求首先被交給傳輸層,在傳輸層請求被封裝成 TCP segment,目標埠會被加入頭部,源埠會在系統內核的動態埠范圍內選取(Linux下是ip_local_port_range)
  • TCP segment 被送往網路層,網路層會在其中再加入 IP 頭部(可能會切片),里面包含了目標服務器的IP地址以及本機的IP地址,把它封裝成IP packet

集成網卡的任務(實作以太網協議,負責組裝成幀、串行/并行轉換、快取資料:由于網路上的資料率和計算機總線上的資料率并不相同,因此在網卡中必須裝有對資料進行快取的存盤芯片):

  • 這個 IP packet 接下來會進入鏈路層,鏈路層會在封包中加入 frame 頭部,也就是封成以太網幀,里面包含了本地內置網卡的MAC地址以及網關(本地路由器)的 MAC 地址,像前面說的一樣,如果內核不知道網關的 MAC 地址,它必須進行 ARP 廣播來查詢其地址,
  • 集成網卡將以太網幀編碼成適合在線路上進行傳輸的物理信號(位元流),并將位元流從網路介面中發出,

再通過調制解調器把數字信號轉換成模擬信號從網線發出

 


 

從路由器到路由器

如上圖,位元流在路由器中剖成ip資料報之后再提取出目標ip地址,并根據分組轉發協議進行查找:

 

分組轉發協議

  1. 從資料報的首部提取ip地址D,得出目的網路地址為N
  2. 若N就是直接相連的某個主機,直接交付
  3. 若路由表中有目的地址為D的特定主機路由,則把資料報傳送給路由表中的下一跳路由器
  4. 若路由器中有到達目的網路N的路由,則把資料報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器
  5. 若路由表中有一個默認路由,則把資料報傳送給路由表中所指明的下一跳路由器
  6. 使用ICMP差錯報告報文報錯

 

通過分組轉發協議,得到相應的路由器或主機ip后,不是填入ip資料報,而是進行ARP將該ip地址轉化為物理地址,之后將物理地址包入以太網幀,轉成位元流之后繼續發送,

在路由器之間移動的程序中可能會經過一些AS,順便一提AS的路由選擇協議有RIP(UDP)和OSPF(IP),AS間是BGP(TCP)

 


 

從網線到Socket

  1. 調制解調器把模擬信號轉換回數字信號
  2. 經過網卡拆解成IP packet存入網卡的緩沖區佇列
  3. 之后發出中斷,CPU保存運行現場后回應中斷,運行網卡中斷程式(這里以epoll為例)(這里已經變成TCP segment了,之后epoll流程處理的是TCP segment,具體怎么變成TCP segment的我目前還不清楚,有知道的請告訴我一聲):
  4. 添加socket,并加入到eventpoll的等待佇列中(第一次發起才有添加socket的操作),將網卡的資料寫入到對應 socket 的接識訓沖區里面;
  5. 修改 rdlist,并喚醒 eventpoll 等待佇列中的行程對socket進行處理

(epoll的具體流程可以看這里epoll的實作原理)

 

這一部分將會在后面不停進行以傳輸TCP segment 

 


 

從socket到http或https

 這里你的http服務器(可以是nginx也可以是tomcat)就會開始接受socket連接(也就是tcp連接,socket是對tcp和udp的封裝),這里如果是tomcat,原始碼中會有 .accept 和 .register 的呼叫,在經過三次握手之后

 如果你是采用https,則會創建ssl連接:

  1. 客戶端通過發送 Client Hello 報文開始 SSL通信,報文中包含客戶端支持的 SSL的指定版本、加密組件(Cipher Suite)串列(所使用的加密演算法及密鑰長度等),
  2. 服務器可進行 SSL通信時,會以 Server Hello 報文作為應答,和客戶端一樣,在報文中包含 SSL版本以及加密組件,服務器的加密組件內容是從接收到的客戶端加密組件內篩選出來的,
  3. 之后服務器發送 Certificate 報文,報文中包含公開密鑰證書,(這里的證書是怎么來的,如何驗證的我們一會再說,我們只要知道它包含服務器的公鑰就夠了)
  4. 最后服務器發送 Server Hello Done 報文通知客戶端,最初階段的 SSL握手協商部分結束
  5. SSL第一次握手結束之后,客戶端以 Client Key Exchange 報文作為回應,報文中包含通信加密中使用的一種被稱為 Pre-master secret 的隨機密碼串,該隨機密碼串已用步驟 3 中的公開密鑰進行加密,
  6. 接著客戶端繼續發送 Change Cipher Spec 報文,該報文會提示服務器,在此報文之后的通信會采用 Pre-master secret 密鑰加密,
  7. 客戶端發送 Finished 報文,該報文包含連接至今全部報文的整體校驗值,這次握手協商是否能夠成功,要以服務器是否能夠正確解密該報文作為判定標準,
  8. 服務器用自己的私鑰解開步驟5中的報文,得到隨機密碼串,服務器同樣發送 Change Cipher Spec 報文,
  9. 服務器同樣發送 Finished 報文,

連接完成之后繼續接收從socket拿到的資料,如果是https,后續的資料都要進行簡單的解密(加密方式是使用前面獲得的隨機密碼串作為密碼引數進行對稱加密

之后就是http服務器對傳來的資料進行封裝,封裝成http請求類等,

 

總結一下,這里這些操作包括ssl連接主要是http服務器對socket的呼叫(如Java寫的Tomcat呼叫的accept、register、select等,為NIO部分的知識),并封裝http或https物件,感興趣可以看一下我的這篇原始碼決議:jdk下httpserver原始碼決議,https部分詳情請見:Https原理

 


 

從http到servlet

之后就是容器的各種封裝了,下圖是Tomcat的架構圖,這里會送到最右邊的Container封裝成servlet,這里本來可以寫不少東西,不過我沒研究過,就不多說了,

前面的Connector部分的決議的話可以看這里:Tomcat中對NIO的應用

 

 


 

從servlet到springMVC框架

之后就是SpringMVC對Servlet的封裝了,具體就不細說了,之后就是常見的SpringMVC的流程了:

 

至于回傳到瀏覽器的流程就大同小異了

本文是我當前水平對這個問題所能做到的最詳細的解答了,后續如果有更加深入(例如我一直沒看的linux內核)的理解的話再更新吧,

 

因為我是后端的,就不提瀏覽器決議部分了,感興趣的可以看這里:What-happens-when,里面還有從鍵盤按鍵中斷開始聊起的,還蠻有意思的,

 

最后慣例附一圖:太棒了,我逐漸理解一切.jpg(順便佩服找不到實習還花了幾天水博客的自己)

 

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/houduan/162677.html

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