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面试总是考这个，虽然我能说出个大概，但总是卡壳，还是重新记录一下。

基本概念

首先要知道这里面会涉及到什么协议，以 HTTP 的网页为例，会涉及到下面这些协议

  • HTTP/HTTPS
  • TCP
  • IP
  • ARP
  • DNS
  • NAT

当然，更底层的还有路由选择协议 OSPF 等，但这些一般情况下不会考察到（除非你面试的是网络工程师相关岗位），所以能把上面的这些协议的步骤说清楚就基本够了。

image.png

步骤一：URL 解析

浏览器首先是需要解析你访问的 URL，从里面提取当前使用的网络协议（以 HTTP 协议为例），目标的域名，以及域名后的请求路径与参数。

plaintext
1
http(s)://<host>:<port>/<path>?<query>#<frag>

随后浏览器会将这里面的信息封装成一个 HTTP 请求报文。

假设你访问的是某个网页的主页，那么浏览器就会构造一个 GET 请求报文，去请求根路径下的 index.html 文件。

步骤二：DNS 解析

知道了域名，还需要知道这个域名对应的 IP 地址，才能发起网络请求。浏览器会进行 DNS 查询（基于 UDP），来找到域名的 IP 地址。

  • 查询浏览器本地缓存；
  • 查询 PC 主机本地缓存；
  • 查询主机 HOSTS 文件；
  • 本地缓存找不到，向默认 DNS 服务器（通常是 ISP 的 DNS 服务器）发起递归查询；
  • ISP 的 DNS 服务器使用迭代的方式依次从根域名服务器、顶级域名服务器…… 直到找到该域名映射的 IP 地址。
  • ISP 的 DNS 服务器向客户端返回 IP 地址（服务器一般有负载均衡，同一个域名每一次查询到的 IP 地址可能不一样）

DNS 是基于 UDP 的，底层依旧是 IP 协议，当前的主机一般是知道 DNS 服务器的 IP 地址的（可以手动配置公共 DNS 服务器，或者自动选择时默认 ISP 的 DNS 服务器），所以不存在还需要查询 DNS 服务器的 IP 地址的情况。

  • 如果找不到，会返回失败，此时浏览器会显示 DNS_PROBE_FINISHED_NXDOMAIN，提示用户该域名找不到 IP 地址（没有成功解析）
  • 如果找到了，浏览器会将这个域名和 IP 的对应关系放入自己的缓存，方便下一次请求。

本地的 DNS 缓存也会有一个过期计时器，避免目标域名和 IP 的映射关系发生变化。

步骤三：TCP 握手

现在我们知道目标主机的 IP 地址了，也知道端口号（HTTP 协议是 80 端口，HTTPS 是 443 端口），现在浏览器会调用系统接口，发起 TCP 三次握手的请求。下面的工作就是操作系统的网络协议栈来处理的了啦！

这里可能会追问为什么 TCP 握手是三次：三次握手是保证双方通信能力的最小握手次数，同时也一定程度上避免了一次和二次握手中客户端只需要发送一次 SYN 就能攻击服务器的情况。

image.png

TCP 的握手报文向下层 IP 层交付，IP 层封装源 IP 和目的服务器 IP（刚刚通过 DNS 获得的），并将 TCP 报文封装到 IP 报文的数据部分，向下层数据链路层交付。

数据链路层通过 ARP 协议查询 IP 地址对应的 MAC 地址：

  • 如果是家庭局域网，查询不到目的 IP 地址，主机会用默认的下一跳（一般是路由器）发送这个报文（后序还涉及到 NAT 协议）；
  • 如果两个主机都在公网，发送端路由器进行路由查找，查询目标 IP 地址的目的网络，并转发到下一跳（随后都是公网路由器之间根据路由选择协议进行查表转发）。

注意，如果面试官没有要求，可以先忽略 IP 层的处理（只说通过 IP 协议来传输），这部分是最容易说岔的！

步骤四：服务器接收请求

服务器收到客户端发送的报文，从下往上交付，得到 HTTP 的 GET 请求，并根据请求中的路径和参数，将客户端需要的资源（html/js/css）封装并封装在 HTTP 响应报文中，传回客户端。

步骤五：客户端接收响应

客户端收到响应，解析 HTTP 响应中的数据，并交付浏览器进行页面渲染。

此时根据双方的约定，决定保持链接还是终止 TCP 链接（终止需要进行 TCP 的四次挥手）

额外步骤：HTTPS 的 SSL 握手

如果是 HTTPS 协议，在正式发送请求之前，还需要进行 SSL 证书的握手。

引用：https://zhuanlan.zhihu.com/p/58955297

image.png

需要通过证书（非对称加密）握手，确定双方使用的对称加密密钥，再加密进行 HTTP 请求 / 响应的传输。