详细分析：当我们用浏览器访问一个网站到页面展示，背后经历了什么？

这是我参与11月更文挑战的第20天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

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当我们用浏览器访问一个网站到页面显示出来，身为用户我们只要用鼠标点点点就实现了页面展示，但是实际过程是有亿点点复杂。

大致过程为：

1. 域名解析获取域名对应的IP地址
2. 获得服务器的IP地址后与其建立TCP连接
3. 客户机发送请求和接收资源

那么具体是怎样的过程的呢？

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一、前提概要

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1、网络分层模型

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2、什么是IP地址？

• IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。
• IP地址是32比特的全球唯一标识符
• IP地址在整个因特网范围内是唯一的。

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3、什么是域名？

• 因特网采用层次树状结构的命名方法，任何一个连接到因特网的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构名称， 即域名（ $Domain$ $Name$）。
• 域（ $Domain$） 是名字空间中一个可被管理的划分。域还可以划分为子域，而子域还可以继续划分为子域的子域，这样就形成了顶级域、二 级域、三级域等。
• 每个域名都由标号序列组成，而各标号之间用点（“."） 隔开。

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4、什么是DNS

• 域名系统（ $Domain$ $Name$ $System$， $DNS$）：因特网使用的命名系统，用来把便于人们记忆的具有特定含义的主机名（如 www.baidu.com）转换为便于机器处理的 $IP$ 地址。
• DNS使用了大量的域名服务器，他们以层次方式组织
  1. 根域名服务器³
  2. 顶级域名服务器⁴
  3. 授权域名服务器（权限域名服务器）⁵
  4. 本地域名服务器⁶

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二、漫漫取经之路就在脚下

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1、域名解析

访问www.baidu.com时，需要将域名映射为对应的 $IP$ 地址。即域名解析的过程。

1. 首先由客户机向其本地域名服务器发出一个 $DNS$ 请求报文
2. 本地域名服务器在收到请求后，先查询本地缓存中是否存在该记录，若没有，则以 $DNS$ 客户的身份向根域名服务器发出解析请求报文
3. 根域名服务器根据收到的请求，判断该域名（ $www.baidu.com$）属于 $.com$ 域，将对应的顶级域名服务器 $dns.com$ 的 $IP$ 地址返回到本地域名服务器
4. 本地域名服务器在向顶级域名服务器 $dns.com$ 发送解析请求报文
5. 顶级域名服务器 $dns.com$ 根据请求，判断该域名属于（ $baidu.com$）域，将授权域名服务器 $dns.baidu.com$ 的IP地址返回给本地域名服务器
6. 本地域名服务器在向授权域名服务器 $dns.baidu.com$ 发送解析请求报文
7. 授权域名服务器 $dns.baidu.com$ 根据请求，判断域名属于（ $www.baidu.com$ ）域，将查询结果（即域名 $www.baidu.com$ 对应的IP地址）返回给本地域名服务器
8. 本地域名服务器将域名 $www.baidu.com$ 对应 $IP$ 地址保存到本地缓存，并返回给客户机，至此域名解析完成

那么是怎么通过 $TCP/IP$ 网络结构发送到域名服务器？

1. 应用层发送一个 $DNS$ 请求报文，传送给传输层

2. 传输层为 $UDP$ 请求报文加上 $UDP$ 请求头，形成 $UDP$ 数据报，传送给网络层

3. 网络层在 $UDP$ 数据报的基础上添加 $IP$ 请求头形成 $IP$ 数据报，用 $ARP$ 地址解析协议解析出下一跳的 $MAC$ 地址

4. 数据链路层为 $IP$ 数据报加上帧头和帧尾，封装成帧

5. 物理层将报文传输给下一跳，（这里下一跳即域名服务器，事实上应该会跳转多个路由器）传输到域名服务器，域名服务器的每层再对数据进行一个拆封的过程。

6. 域名服务器查询到 $IP$ 地址之后原路返回

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2、建立TCP连接（三次握手）

1. 服务器上会有一个进程一直在不断地监听 $TCP$ 80端口
2. 客户机在获取到对应的 $IP$ 地址之后，客户机向服务器发送一个连接请求报文
3. 服务器监听到连接请求报文之后，向客户机返回一个确认报文，并为此次 $TCP$ 连接分配缓存和变量
4. 当客户机收到确认报文段后，再向服务器发出一个确认报文，并为此次连接分配缓存和变量
5. 服务器再收到确认报文之后， $TCP$ 连接就建立成功了

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3、获取资源

设HTTP协议使用持久连接²:

1. TCP连接建立成功之后，客户机向服务器通过TCP连接发送携带请求资源信息的HTTP请求报文
2. 服务器收到HTTP请求报文之后，通过HTTP响应报文将客户机请求的资源发送给客户机
3. 如需多个资源，重复以上操作即可

注：

实际上，客户机向服务器在建立TCP的第三次握手时发送的确认报文可以携带上HTTP请求报文

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4、浏览器解释

• 客户机在接收到服务器返回的资源后，对其进行解释，用超文本标记语言（ $HTML$）将其显示在屏幕上

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把握住今天，胜过两个明天。

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1. 最高层次的域名服务器↩
2. 负责管理再该顶级域名服务器注册的所有二级域名↩
3. 将管辖的主机名转换为该主机的IP地址↩
4. 当主机发出DNS查询请求时，这个请求报文就发送给该主机的本地域名服务器↩
5. 持久连接，是指万维网服务器在发送响应后仍保持这条连接，使同一个客户和服务器可以继续使用这条连接传送后续的HTTP请求与响应报文。 $HTTP/1.1$ 支持↩