输入 URL 并 enter 时，到底发生了什么?

示意图

DNS（Domain Name System）服务器解析过程

• 当你在浏览器中输入一个 URL 比如www.example.com时，我们需要先找到它对应的IP地址：这个过程被称为DNS解析，域名系统解析。

• 缓存查找过程

  • 浏览器缓存： 首先，浏览器会检查它的缓存中是否有这个域名的记录，因为之前访问的网址的解析结果可能会储存在浏览器缓存中。
  • 操作系统缓存： 如果浏览器缓存中没有找到，浏览器会询问操作系统，因为操作系统也可能有自己的 DNS 缓存。
  • 路由器缓存： 如果操作系统中也没有找到，请求会发送到本地网络中的路由器，它同样可能有自己的 DNS 缓存。
  • ISP（Internet service provider）缓存： 如果以上都没有缓存记录，请求最终会发送到你的互联网服务提供商，他们通常会有更大范围的 DNS 缓存。

• DNS 递归解析： 如果所有本地缓存查找都失败，DNS 查询就变成了一个递归查询过程，涉及到多个 DNS 服务器：

  • 根域名服务器： 首先，你的 DNS 查询会被发送到根域名服务器。根服务器是最高级别的 DNS 服务器，负责重定向到负责管理顶级域名（如.com，.net等）的顶级域名服务器。
  • 顶级域名服务器（TLD 服务器）： 根服务器会告诉你的 ISP 的 DNS 服务器去查询哪个顶级域名服务器来找到.com域的信息。这个服务器掌握所有.com域名及其相应的服务器的信息。
  • 权威域名服务器： 一旦你的 DNS 查询到达了正确的顶级域名服务器，它会进一步定向到负责example.com的权威服务器。权威服务器有该域名对应的具体IP地址。

IP 地址获取和缓存

IP 地址的获取： 最终，权威域名服务器会提供www.example.com域名对应的IP地址（如图中的93.184.216.34），这个信息会被发送回用户的电脑。

缓存结果： 一旦 IP 地址被找到，它通常会被存储在浏览器、操作系统、路由器或 ISP 的 DNS 缓存中，以便未来的查询可以更快得到解析。

建立 TCP 连接

• TCP (Transmission Control Protocol, 传输控制协议)，TCP 是一种面向连接的协议，用于在网络中的两个端点之间建立可靠的会话。
• 以下是 TCP 连接建立过程，通常称为三次握手（TCP 3-way handshake）：
• SYN（Synchronize）：
  • 客户端发送一个 SYN 包到服务器以初始化一个连接。
  • 客户端设置一个随机的序列号，告诉服务器它准备开始发送数据。
  • 序列号不仅仅是在握手期间使用的，后续传输数据也会用到，用来保证数据的完整性和顺序。
• SYN-ACK（Synchronize-Acknowledgment）：
  • 服务器接收到客户端的SYN包后，会发送一个SYN-ACK包作为响应。 -服务器同样设置一个随机的序列号，并将客户端的序列号加一，发送回给客户端，确认已经收到了客户端的同步请求（+1 表示服务器确认收到）
• ACK（Acknowledgment）：
  • 客户端收到服务器的SYN-ACK后，发送一个ACK包作为回应。
  • 这个 ACK 包将服务器的序列号加一，并可能包含客户端准备发送的数据的开始部分（比如HTTP请求行GET/HTTP/1.1和请求头，这个被称之为 TCP 快速打开）。
  • 此时，TCP 连接已经建立，双方可以开始数据传输。

发送 HTTP 请求

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol, 超文本传输协议)
  • 它是建立在 TCP 连接之上的应用层协议。（这里不展开网络的分层架构）

HTTP 工作流程如下：

• 客户端请求：
  • 一旦 TCP 连接建立，客户端（通常是 Web 浏览器）就可以通过这个连接发送一个HTTP请求到服务器。
  • 这个请求包含了方法（GET、POST 等）、URI（统一资源标识符）和协议版本，以及可能包含的请求头和请求体。
• 服务器响应：
  • 服务器接收到 HTTP 请求后，会处理这个请求并返回一个HTTP响应。
  • 响应通常包括一个状态码（如 200 表示成功，404 表示未找到），响应头，以及任何响应内容（如请求的 HTML 文件）。

TCP 为 HTTP 提供了一个可靠的通道，确保数据正确、完整地从服务器传输到客户端。