Revelando el misterioso proceso detrás del navegador: análisis del proceso completo desde la introducción de la URL hasta la visualización de la página

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Revelando el misterioso proceso detrás del navegador: análisis del proceso completo desde la introducción de la URL hasta la visualización de la página

1. Introducción

En la sociedad moderna, los navegadores se han convertido en la principal forma de acceso a Internet para las personas, ya sea que busquen información, compras en línea o entretenimiento social, son inseparables del soporte de los navegadores. Sin embargo, como usuarios, a menudo sólo nos centramos en la visualización de las páginas del navegador, pero sabemos muy poco sobre el flujo de trabajo detrás del navegador. Este artículo profundizará en el proceso completo por el que un navegador accede a una página web y revelará el misterioso proceso detrás del navegador.

2. Resolución de URL a dirección IP

2.1 El papel y el principio de la resolución DNS

Cuando ingresamos una URL en el navegador, el navegador primero necesita convertir la URL en la dirección IP correspondiente para poder establecer una conexión con el servidor. Este proceso se llama resolución DNS. DNS (Sistema de nombres de dominio) es un sistema de base de datos distribuida que asigna nombres de dominio a direcciones IP.

El principio de resolución DNS se implementa mediante consultas recursivas y consultas iterativas. La consulta recursiva significa que el cliente inicia una solicitud de consulta al servidor DNS local, y el servidor DNS local es responsable de consultar el servidor DNS raíz nivel por nivel hasta que se encuentra la dirección IP correspondiente. Consulta iterativa significa que el servidor DNS envía solicitudes de consulta a otros servidores DNS y continúa consultando de acuerdo con los resultados devueltos hasta que se encuentra la dirección IP correspondiente.

2.2 La función y la optimización del almacenamiento en caché de DNS

Para mejorar la eficiencia de la resolución de DNS, los navegadores y los sistemas operativos realizarán el almacenamiento en caché de DNS. El caché DNS guarda el nombre de dominio resuelto y la dirección IP correspondiente. La próxima vez que acceda nuevamente al mismo nombre de dominio, podrá obtener la dirección IP directamente del caché sin necesidad de resolución DNS adicional.

La caché de DNS se puede dividir en caché del navegador y caché del sistema operativo. La caché del navegador se refiere al caché dentro del navegador, que solo es válido para el navegador actual. La caché del sistema operativo se refiere al caché dentro del sistema operativo y es válida para todas las aplicaciones.

2.3 Problemas y soluciones comunes de DNS

Durante el proceso de resolución de DNS, los problemas comunes incluyen fallas en la resolución de DNS, secuestro de DNS y fallas en la caché de DNS. Cuando encuentre estos problemas, puede probar las siguientes soluciones:

Verifique si la conexión de red es normal y garantice el acceso normal a Internet.
Borre la caché de su navegador y la caché del sistema operativo para asegurarse de obtener los últimos resultados de resolución DNS.
Modifique la dirección del servidor DNS y utilice otro servidor DNS confiable.
Utilice VPN y otros métodos para evitar el secuestro de DNS.

3. Establecer una conexión con el servidor.

3.1 Principios básicos del protocolo TCP/IP

Cuando se comunica entre el navegador y el servidor, se utiliza el protocolo TCP/IP. El protocolo TCP/IP es un conjunto de protocolos utilizados para la comunicación por Internet, que incluye TCP (Protocolo de control de transmisión) e IP (Protocolo de Internet).

El protocolo TCP es responsable de proporcionar una transmisión de datos confiable: divide los datos en pequeños paquetes de datos y clasifica y reensambla los paquetes de datos mediante números de secuencia para garantizar la integridad y corrección de los datos. El protocolo IP es responsable de transmitir paquetes de datos desde la dirección de origen a la dirección de destino y ubica los paquetes de datos en el host de destino correcto a través de la dirección IP.

3.2 Análisis del proceso del protocolo de enlace de tres vías y la onda de cuatro vías de TCP

Al establecer una conexión TCP, se requiere un protocolo de enlace de tres vías. El proceso de protocolo de enlace de tres vías es el siguiente:

El cliente envía un paquete SYN (sincronización) al servidor, indicando una solicitud para establecer una conexión.
Después de recibir el paquete SYN, el servidor envía un paquete SYN+ACK (sincronización + confirmación) al cliente para indicar la aceptación de la solicitud de conexión.
Después de recibir el paquete SYN+ACK, el cliente envía un paquete ACK (confirmación) al servidor, indicando que la conexión se estableció exitosamente.

Al cerrar una conexión TCP, se requieren cuatro ondas. El proceso de agitar cuatro veces es el siguiente:

El cliente envía un paquete FIN (fin) al servidor, indicando una solicitud para cerrar la conexión.
Después de recibir el paquete FIN, el servidor envía un paquete ACK al cliente para indicar que acepta la solicitud de apagado.
El servidor envía un paquete FIN al cliente, indicando que el servidor está listo para cerrar la conexión.
Después de recibir el paquete FIN, el cliente envía un paquete ACK al servidor para cerrar la conexión.

3.3 Diferencias y escenarios de uso de los protocolos HTTP y HTTPS

HTTP (Protocolo de transferencia de hipertexto) y HTTPS (Protocolo seguro de transferencia de hipertexto) son protocolos utilizados para comunicarse entre navegadores y servidores. Su principal diferencia es la seguridad.

El protocolo HTTP se transmite en texto claro y los datos se escuchan y manipulan fácilmente durante el proceso de transmisión, lo que los hace inadecuados para transmitir información confidencial. El protocolo HTTPS utiliza el protocolo SSL/TLS para el cifrado y los datos se cifran durante la transmisión para garantizar la seguridad de los datos.

Por lo tanto, el protocolo HTTP es adecuado para la navegación web general y la transmisión de datos, mientras que el protocolo HTTPS es adecuado para sitios web que necesitan proteger la privacidad del usuario y la información confidencial, como sitios web bancarios, sitios web de comercio electrónico, etc.

4. Enviar solicitud HTTP

4.1 Estructura y contenido del mensaje de solicitud HTTP

El mensaje de solicitud HTTP consta de tres partes: línea de solicitud, encabezado de solicitud y cuerpo de solicitud.

La línea de solicitud incluye el método de solicitud, la URL de solicitud y la versión del protocolo HTTP. Los métodos de solicitud comunes incluyen GET, POST, PUT, DELETE, etc., que se utilizan para especificar operaciones en recursos. La URL de solicitud es la dirección del recurso al que se accederá. La versión del protocolo HTTP especifica el número de versión del protocolo HTTP utilizado.

El encabezado de la solicitud incluye una serie de campos y valores que se utilizan para transmitir información adicional sobre la solicitud. Los campos de encabezado de solicitud comunes incluyen User-Agent (agente de usuario), Aceptar (tipo de contenido aceptable), Referer (página de referencia), etc.

El cuerpo de la solicitud incluye los datos que se enviarán al servidor y solo se incluye en métodos como POST.

4.2 Diferencias y escenarios de uso entre solicitudes GET y POST

GET y POST son dos métodos de solicitud comúnmente utilizados en el protocolo HTTP.

La solicitud GET se utiliza para obtener recursos, pasando parámetros a través de la URL, y los parámetros se mostrarán en la URL. Las solicitudes GET son idempotentes, es decir, solicitar la misma URL varias veces obtendrá el mismo resultado. La cantidad de datos solicitados por GET es limitada y generalmente se utiliza para solicitar una pequeña cantidad de datos.

Las solicitudes POST se utilizan para enviar datos y los datos se pasan a través del cuerpo de la solicitud. Las solicitudes POST pueden pasar grandes cantidades de datos sin ningún límite en la cantidad de datos. Las solicitudes POST no son idempotentes, es decir, solicitar la misma URL varias veces puede generar resultados diferentes.

Dependiendo del escenario de uso, las solicitudes GET son adecuadas para operaciones de consulta y adquisición de datos, mientras que las solicitudes POST son adecuadas para operaciones de modificación y envío de datos.

4.3 Campos y funciones comunes en los encabezados de solicitud

El encabezado de la solicitud contiene algunos campos comunes que se utilizan para transmitir información adicional sobre la solicitud. Los siguientes son algunos campos de encabezado de solicitud comunes y sus funciones:

User-Agent: Identifica el tipo y número de versión del navegador, el servidor puede devolver contenido diferente según el campo User-Agent.
Aceptar: especifique los tipos de contenido que el cliente puede aceptar y el servidor puede devolver el contenido correspondiente según el campo Aceptar.
Referer: indica desde qué página se redirige la solicitud actual, que se utiliza para estadísticas y anti-leeching.
Cookie: se utiliza para transferir información de la sesión entre el cliente y el servidor para mantener el estado de inicio de sesión del usuario.
Autorización: se utiliza para pasar información de autenticación en la solicitud, generalmente se usa para solicitudes de API.

5. El servidor procesa la solicitud.

5.1 Análisis del proceso del servidor que recibe la solicitud

Cuando el servidor recibe la solicitud del cliente, realizará una serie de procesos. Primero, el servidor analizará el mensaje de solicitud y extraerá el método de solicitud, la URL, el encabezado de la solicitud y otra información. Luego, el servidor encuentra el controlador o recurso correspondiente según la URL solicitada. A continuación, el servidor ejecutará la lógica de procesamiento correspondiente y generará datos de respuesta. Finalmente, el servidor empaqueta los datos de respuesta en un mensaje de respuesta y lo envía al cliente.

5.2 Proceso del servidor y tecnología para procesar solicitudes.

El proceso del servidor que procesa la solicitud se puede dividir en los siguientes pasos:

Analice el mensaje de solicitud y extraiga el método de solicitud, la URL, el encabezado de la solicitud y otra información.
Encuentre el controlador o recurso correspondiente según la URL solicitada.
Ejecute la lógica de procesamiento correspondiente y genere datos de respuesta.
Empaque los datos de respuesta en un mensaje de respuesta y envíelo al cliente.

La tecnología del servidor para procesar solicitudes incluye, entre otras:

Servidor web: como Apache, Nginx, etc., utilizado para recibir y procesar solicitudes HTTP.
Lenguajes de programación back-end: como Java, Python, Node.js, etc., utilizados para escribir controladores.
Base de datos: como MySQL, MongoDB, etc., utilizada para almacenar y obtener datos.
Tecnología de almacenamiento en caché: como Redis, Memcached, etc., se utiliza para mejorar la velocidad de acceso a los datos.

5.3 Códigos de estado de error del servidor comunes y sus significados

Durante el proceso de procesamiento de la solicitud, el servidor puede devolver algunos códigos de estado de error para indicar el resultado del procesamiento de la solicitud. Los códigos de estado de error del servidor comunes y sus significados son los siguientes:

200 OK: La solicitud fue exitosa.
400 Solicitud incorrecta: la solicitud es incorrecta y el servidor no puede comprenderla.
401 No autorizado: No autorizado, se requiere autenticación.
403 Prohibido: El acceso está prohibido y el servidor rechaza la solicitud.
404 No encontrado: Recurso no encontrado, el servidor no puede encontrar la URL solicitada.
500 Error interno del servidor: el servidor tiene un error interno y no puede completar la solicitud.

6. Recibir y renderizar la página.

6.1 Análisis del proceso de recepción de mensajes de respuesta HTTP

Cuando el navegador recibe el mensaje de respuesta del servidor, realizará una serie de procedimientos de procesamiento. Primero, el navegador analiza el mensaje de respuesta y extrae el código de estado de la respuesta, el encabezado de la respuesta, el cuerpo de la respuesta y otra información. Luego, el navegador determina el resultado del procesamiento de la solicitud en función del código de estado. A continuación, el navegador determina cómo manejar el cuerpo de la respuesta según el tipo de contenido del encabezado de la respuesta. Si es una página HTML, el navegador representará la página; si es otro tipo de archivo, el navegador realizará el procesamiento correspondiente según el tipo de archivo, como descargar el archivo o mostrar la imagen.

6.2 Diferencias, ventajas y desventajas entre el renderizado front-end y el renderizado back-end

La representación front-end y la representación back-end son dos formas diferentes de visualización de páginas.

La representación front-end se refiere a separar los datos y la estructura de la página, y generar dinámicamente el contenido de la página a través de JavaScript en el lado del navegador. La ventaja del renderizado front-end es que puede proporcionar una mejor experiencia de usuario, la página se carga rápidamente y se puede lograr una interacción dinámica. La desventaja es que requiere un mayor rendimiento del navegador y es menos amigable para los motores de búsqueda.

La representación de fondo se refiere a combinar datos y estructura de página en el lado del servidor y luego enviar la página completa al navegador. La ventaja del renderizado back-end es que tiene menores requisitos de rendimiento en el navegador y es más amigable para los motores de búsqueda. La desventaja es que la página se carga lentamente y la experiencia del usuario es mala.

De acuerdo con las necesidades reales y las características del proyecto, puede elegir el renderizado front-end o el back-end, o combinar las ventajas de ambos para el renderizado.

6.3 Técnicas y estrategias comunes para la optimización de la página de inicio

Para mejorar la velocidad de carga de la página y la experiencia del usuario, los desarrolladores front-end pueden adoptar los siguientes consejos y estrategias de optimización comunes:

Comprima y combine archivos de recursos para reducir la cantidad de solicitudes HTTP.
Utilice el almacenamiento en caché del navegador para reducir las solicitudes duplicadas.
Utilice la aceleración de CDN para implementar recursos estáticos en nodos CDN distribuidos globalmente.
Retrasar la carga de imágenes y guiones para mejorar la velocidad de carga de la primera pantalla.
Utilice tecnología de carga diferida para retrasar la carga de contenido debajo de la primera pantalla.
Utilice herramientas de optimización y compresión de imágenes para reducir el tamaño de la imagen.
Utilice la tecnología CSS Sprites para reducir las solicitudes HTTP de imágenes.
Utilice íconos de fuentes en lugar de imágenes para reducir los tiempos de carga de la página.
Utilice secuencias de comandos de carga asincrónicas o coloque secuencias de comandos en la parte inferior de la página para evitar bloquear la representación de la página.

7. Visualización de páginas y carga de recursos.

7.1 Proceso de análisis HTML y construcción del árbol DOM

Cuando el navegador reciba el cuerpo de la respuesta HTML, realizará el proceso de análisis y construcción de un árbol DOM. El analizador HTML analiza el documento HTML en un árbol DOM, que es una estructura similar a un árbol compuesta por una serie de nodos.

El proceso de análisis de HTML se divide en dos etapas: tokenización y construcción. La fase de tokenización descompone el documento HTML en una serie de etiquetas y la fase de construcción crea un árbol DOM basado en estas etiquetas.

7.2 Proceso de análisis de CSS y cálculo de estilo

Durante el proceso de análisis de HTML, el navegador también analiza la hoja de estilos CSS y aplica los estilos a los elementos del árbol DOM. El proceso de análisis de CSS incluye análisis léxico, análisis de sintaxis y cálculo de estilo.

El análisis léxico descompone el código CSS en una serie de etiquetas. El análisis de sintaxis genera un árbol de reglas CSS basado en estas etiquetas. El cálculo del estilo se basa en el árbol de reglas CSS y el árbol DOM para calcular el estilo final aplicado a cada elemento.

7.3 Proceso de análisis y ejecución de JavaScript

Cuando el navegador encuentre código JavaScript, realizará el proceso de analizarlo y ejecutarlo. Un analizador de JavaScript analiza el código JavaScript en un árbol de sintaxis abstracta (AST) y luego convierte el AST en código de bytes ejecutable o código de máquina.

El proceso de ejecución de JavaScript se divide en dos métodos: ejecución interpretada y ejecución compilada. La ejecución de interpretación consiste en interpretar y ejecutar código JavaScript línea por línea, generando y ejecutando código de bytes al instante. La compilación y ejecución consiste en compilar código JavaScript en código de máquina y luego ejecutar directamente el código de máquina.

7.4 Métodos de optimización para cargar recursos como imágenes, scripts y hojas de estilo

Para mejorar la velocidad de carga y la experiencia del usuario de la página, se pueden utilizar los siguientes métodos de optimización:

Optimización de la carga de imágenes: utilice formatos de imagen adecuados, comprima el tamaño de las imágenes, utilice la carga diferida o precargue imágenes.
Optimización de la carga de scripts: coloque los scripts en la parte inferior de la página, utilice scripts de carga asincrónica o scripts de carga diferida.
Optimización de la carga de la hoja de estilo: coloque la hoja de estilo al principio de la página, evite usar @import para presentar la hoja de estilo y use estilos en línea u hojas de estilo en línea.

8. Resumen

Este artículo explora en profundidad el proceso completo de acceso del navegador a las páginas web y analiza en detalle el proceso desde la entrada de la URL hasta la visualización de la página. Aprendimos sobre los principios y la optimización de la resolución DNS, el proceso y protocolo para establecer una conexión con el servidor, la estructura y el contenido del envío de solicitudes HTTP, el proceso y la tecnología de procesamiento de solicitudes del servidor, el proceso y los métodos de optimización de la visualización de páginas y carga de recursos, etc. Al comprender estos procesos y tecnologías, podemos comprender mejor el misterioso proceso detrás del navegador y llevar a cabo las estrategias de optimización correspondientes para mejorar la experiencia de acceso del usuario.