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1. 前言

雖然計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是后端開發(fā)過程中必須要接觸的模塊，但是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的面試題大多都偏向理論，為了更好的理解在開發(fā)過程中計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交互的作用，本小節(jié)會介紹一道網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的高頻整合題目。

2. 在瀏覽器輸入了一個 URL 后發(fā)生了什么

面試官提問： 當(dāng)你在瀏覽器中輸入了一個網(wǎng)址URL，例如http://idcbgp.cn并且按下回車到頁面展示內(nèi)容的這個過程，發(fā)生了什么？可以從瀏覽器、服務(wù)器、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)嘗試分析。

2.1 DNS域名解析

題目解析：輸入 URL 之后，瀏覽器做的第一件事情就是 DNS 域名解析。

在之前的小節(jié)，我們分析五層網(wǎng)絡(luò)模型時就知道了數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)膸?，并不是通過字符串 “http://imooc.com” 尋找到目標(biāo)主機(jī)，而是通過 MAC 地址找到目標(biāo)主機(jī)的硬件地址，要通過 ARP 協(xié)議解析獲取 MAC 地址，我們需要目標(biāo)主機(jī)的 IP 地址，所以問題是如何通過域名獲取對應(yīng) IP 地址。

所以第一個步驟，我們需要獲取域名對應(yīng)的IP地址，會經(jīng)過以下幾個步驟：

（1）訪問 Hosts 文件
瀏覽器會首先查看本機(jī)的 Hosts 文件，是否已經(jīng)存在映射關(guān)系。
Hosts文件是用來存儲常用的域名和對應(yīng)IP地址關(guān)系的關(guān)聯(lián)文件，例如在Hosts文件中存儲了"idcbgp.cn" -> "204.1.17.89"，那么我們不需要訪問DNS服務(wù)器即可獲取百度域名對應(yīng)的IP地址。

（2）訪問本地緩存
如果 Hosts 文件中不存在映射關(guān)系，瀏覽器（例如Chrome）會再查看瀏覽器本地的緩存，是否存在映射關(guān)系。

（3）訪問 DNS 服務(wù)器

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DNS 解析的過程簡單來看，是從"我的電腦"傳輸域名"idcbgp.cn"到 DNS 服務(wù)器，解析生成IP后返回給"我的電腦"。但是面試官一般會接著詢問 DNS 解析的詳細(xì)過程，依次考察候選人的知識深度。

步驟（1）：瀏覽器會向本地 DNS 服務(wù)器發(fā)送域名報文。

步驟（2）：本地 DNS 接收報文之后，會將請求轉(zhuǎn)發(fā)到根 DNS 服務(wù)器。

步驟（3）：根 DNS 服務(wù)器通過".com"后綴返回 com 頂級域名服務(wù)器的IP地址205.0.1.2。

步驟（4）：本地 DNS 服務(wù)器帶著域名訪問IP：205.0.1.2頂級域名服務(wù)器。

步驟（5）：com 頂級域名服務(wù)器根據(jù)后綴"imooc.com"，返回 IP 地址206.0.1.3。

步驟（6）：本地 DNS 服務(wù)器帶著域名訪問IP206.0.1.3二級域名服務(wù)器。

步驟（7）：二級域名服務(wù)器通過idcbgp.cn查詢到了域名對應(yīng)的實際IP地址210.1.17.89，返回給本地 DNS 服務(wù)器。

步驟（8）：本地 DNS 服務(wù)器透傳IP210.1.17.89返回給"我的電腦"。

2.2 建立 TCP 連接

在經(jīng)過 DNS 解析之后，瀏覽器已經(jīng)獲取了對應(yīng)網(wǎng)站的 IP 地址，通過三次握手連接到網(wǎng)站服務(wù)器，這個步驟中，我們可以給面試官畫出簡化后的三次握手過程：

（1）客戶端發(fā)送一個帶有 SYN 標(biāo)記位的數(shù)據(jù)包（syn=J）到服務(wù)器，然后進(jìn)入 SYN_SENT 狀態(tài)；

（2）服務(wù)器收到 SYN 包，需要確認(rèn)客戶端的 SYN（賦值ack=J+1），然后自己也發(fā)送一個 SYN 包（syn=K），服務(wù)器進(jìn)入 SYN_RCVD 狀態(tài)；

（3）客戶端收到服務(wù)器的 SYN+ACK 包，向服務(wù)器端發(fā)送確認(rèn)包，即ack=K+1，發(fā)送完成之后，兩邊都進(jìn)入 ESTABLISHED 建立連接狀態(tài)。

2.3 發(fā)送 HTTP 請求

TCP 三次握手之后，客戶端和服務(wù)器端成功建立了連接，之后瀏覽器會向服務(wù)器特定端口發(fā)送HTTP請求。

以 Chrome 瀏覽器為例，按下 F12 即可進(jìn)入開發(fā)者模式，Network 一欄查看HTTP請求的具體報文。

一個 HTTP 報文由請求行（Request Line）、請求頭部（Request Headers）、空行（Blank Line）以及請求體（Request Body）構(gòu)成，請求行中規(guī)定了請求方法、URI 以及 HTTP 的版本，關(guān)于每個字段的詳細(xì)解釋，之前的小節(jié)已經(jīng)進(jìn)行了闡述。

2.4 服務(wù)器端解析請求

當(dāng)一個 HTTP 請求打進(jìn)服務(wù)器之后，一般的流程是：網(wǎng)關(guān)層（例如Ngnix）最先獲取請求，然后路由轉(zhuǎn)發(fā)到具體的Web服務(wù)，經(jīng)過一段業(yè)務(wù)邏輯之后，可能還會查詢數(shù)據(jù)庫，最后將處理的結(jié)果返回給瀏覽器客戶端。

對于后端開發(fā)程序員來說，日常的工作就集中在服務(wù)器端，特別是流程圖中的"Web業(yè)務(wù)服務(wù)"這塊，例如基于 Spring 框架、Django 框架或者ThinkPHP 框架進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)和上線。

2.5 返回 HTTP 響應(yīng)

服務(wù)器端處理業(yè)務(wù)結(jié)果之后，也要返回 HTTP 響應(yīng)，HTTP 響應(yīng)由狀態(tài)行（Status Line）、響應(yīng)頭部（Response Headers）、空行（Blank Line）以及響應(yīng)體（Response Body）構(gòu)成，關(guān)于每個部分的細(xì)節(jié)也不再贅述。需要特別注意的是，響應(yīng)體中的各種錯誤碼定義：

2.6 TCP四次揮手

當(dāng)瀏覽器獲取了域名對應(yīng)的頁面信息，為了避免服務(wù)器和客戶端雙方的資源損耗，客戶端會請求斷開 TCP 連接，和三次握手的過程相似，TCP 四次揮手的過程可以總結(jié)為：

（1）第一次請求：客戶端請求斷開FIN,攜帶信息seq=u；

（2）第二次請求：服務(wù)器確認(rèn)客戶端的斷開請求 ACK ,攜帶信息ack=u+1,seq=v；

（3）第三次請求：服務(wù)器請求斷開 FIN ,攜帶信息seq=w,ACK,ack=u+1；

（4）第四次請求：客戶端確認(rèn)服務(wù)器的斷開 ACK ,攜帶信息ack=w+1,seq=u+1。

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2.7 瀏覽器解析 HTML

服務(wù)器返回給客戶端的是 HTML 以及 CSS、Javascript 代碼，要展示為靜態(tài)頁面，還需要經(jīng)過瀏覽器的解析行為。

瀏覽器內(nèi)核引擎解析 HTML 文檔并且將標(biāo)簽轉(zhuǎn)換為 DOM（Document Object Model，文檔對象模型）樹的 DOM 節(jié)點，不同瀏覽器的渲染解析流程大同小異。

同時，瀏覽器內(nèi)核引擎還會解析 CSS 生成 CSS 規(guī)則樹，按照從右到左的順序讀取選擇器。

另外，在瀏覽器中還有個"JS腳本解析器"，解析 HTML 和 CSS 是多線程同時執(zhí)行的，CSS 解析失敗不會影響 HTML 內(nèi)容的解析，但是如果 JS 腳本解析過程中觸發(fā)了異常，會直接終止 HTML 內(nèi)容的解析。關(guān)于更詳細(xì)的解析動作，作為后端開發(fā)，我們不需要了解太多，這塊也不會作為面試考察的內(nèi)容。

3.小結(jié)

本節(jié)中和大家講解了"我們在瀏覽器中輸入一個URL，具體發(fā)生了什么"，整個過程中分析了應(yīng)用層（HTTP、DNS）、傳輸層（TCP）、網(wǎng)絡(luò)層（IP）等網(wǎng)絡(luò)分層的各個協(xié)議的作用，也對服務(wù)器解析HTTP的基本流程進(jìn)行了闡述，本小節(jié)需要大家掌握訪問 URL 時每個步驟的基本功能，能夠通過對調(diào)用鏈路的分析，向面試官展示自己的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功底。