【计算机网络漫游】浏览器输入一个URL后发生了什么

浏览器输入一个URL之后发生了什么？这个问题一直是一个非常经典的问题，透过这个问题，我们可以从数据包的角度，自顶向下 (也可以自底向上) 地理解计算机网络各层发生的事情，同时也是一个面试的热点问题。但很多的回答都是从应用层和传输层的角度做一个浅显的回答，没有继续对下面的层次进行挖掘。但这篇文章将不仅局限于最上面的两层，而是会设涉及到每一层的传输细节。相信只要把这个问题理解思考透彻，对计算机网络的各层协议将会有一个更加深层次的理解。

<p> 假设现在在局域网下，通过以太网线访问google服务器，有如下的网络拓扑关系</p>

<p>为了方便查看，下面将不时出现上面这张图</p>

<p>下面我们沿着协议栈自顶向下，以一个数据包的角度，来观察这个过程发生了什么事情。每个发生事情的背后都有面试或者研究生笔试对应的考点</p>

每个能够上网的主机都需要有一个ip地址，用来唯一标志网络中的主机。<strong>【考点：IPv4地址的划分<附录1>、IPv6协议<2>、CIDR、IP数据报格式、子网掩码】</strong>

<h5>生成DHCP请求报文<3></h5>

本地主机需要请求DHCP服务器（这里假定了DHCP服务器运行在路由器中）分配得到一个ip地址，因此，本地主机发出DHCP请求报文，这个报文被封装在UDP报文中。不难想到，本地主机一开始不知道路由器的ip地址，所以它也不知道应该将这个DHCP请求包往哪发，所以只能将这个UDP报文封装在一个目的ip地址为255.255.255.255 (广播) 和源ip地址为0.0.0.0 (本地)的IP数据报中。<strong>【考点：单播、多播 (组播)、广播】</strong> 这个数据帧接着翻译成比特流放置到物理层进行传输。<strong>【考点：物理层编解码】</strong>

<h5>继续向下，封装以太帧传输至DHCP服务器</h5>

以太网帧的目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF，源MAC地址为00:16:D3:23:68:6A，这里就还需要思考MAC帧的格式及传输特点<4> DHCP请求包到达交换机后<strong>【考点：交换机】</strong>，在所有的出口广播入帧，这样也必定能有一帧能够发到DHCP服务器。

<h5>DHCP服务器响应报文传输至本地主机</h5>

DHCP服务器通过报文的请求IP地址为255.255.255.255判定这是一个DHCP请求报文，因此交给上层协议处理。DHCP服务器确定要将地址68.85.2.101分配给本地主机，因此生成包含68.85.2.101和DNS服务器的IP地址、默认网关的IP地址、网络掩码的DHCP ACK报文，又经过与上述过程的层层封装发送给本地主机 (这个时候不需广播，因为DHCP服务器已经能从DHCP请求报文提取出源主机的MAC地址)

<h5>本地主机对DHCP ACK报文的处理</h5>

本地主机从DHCP ACK报文中提取出上面的种种信息进行初始化配置。

输入google服务器的URL，本地浏览器得先对URL进行解析<strong>【考点：URL知识点】</strong><5> 这里面最重要的是找到主机host name，之后又开启了一段新的旅程。

<h5>生成DNS查询报文</h5>

主机将要访问的host name<google>放到DNS查询报文中<6>，使用UDP封装，下层目的IP地址填入68.87.71.226，源IP地址填入68.85.2.101。

<h5>ARP请求得到默认网关的MAC地址</h5>

生成一个目的IP地址为68.85.2.1的ARP查询报文，放置在一个广播帧中发送给交换机，交换机洪泛发送给所有设备，默认网关必然也会收到一个ARP请求包。

<h5>默认网关ARP响应</h5>

默认网关从ARP请求报文中抽取出源MAC地址作为目的MAC地址，并将自己的MAC地址发还给本地主机。

<h5>将DNS查询报文发往默认网关</h5>

本地主机处理完ARP响应报文后 (主要是提取默认网关的MAC地址)，将DNS报文中的目的MAC字段填充上默认网关的MAC地址。现在这个DNS数据帧，目的IP地址是DNS服务器，目的MAC地址的默认网关的MAC地址。本地主机只需将这个DNS数据包发送出去，这个数据包便会经过交换机的转发来到默认网关。

<h2>IGP EGP 域内域间路由选择</h2>

<h5>默认网关转发DNS查询报文</h5>

默认网关根据目的地址68.87.71.226根据转发表决定发给Comcast网络中最左边的边界路由器 <strong>【考点：BGP协议】</strong>

<h5>域内路由选择</h5>

Comcast网络边界路由器接收到数据帧之后，抽取IP数据包，提取出目的IP地址为68.87.71.226，根据域内路由选择协议发送给下一跳路由器，由下一跳路由器存储转发 <strong>【考点：RIP协议、OSPF协议】</strong>

<h5>DNS查询过程</h5>

数据包到达DNS服务器之后，开始做分析和查询。这个时候得看DNS服务器采用的是迭代查询还是递归查询<strong>【考点：DNS查询】</strong>，总之无论经过哪种方式，DNS最终一定可以获得google服务器的IP地址，封装在DNS响应报文中，发还回本地主机，本地主机就可以使用这个ip地址访问google服务器了。此外，本地主机会将这个<域名，ip地址>缓存在本地中，下次直接用ip发起访问就好。

下面相信对各位经历过面试的读者，已经非常熟悉了，从简。

<h5>建立TCP连接</h5>

使用TCP三次握手建立一次持久连接。<strong>【考点：TCP三次握手机制】</strong>

<h5>本地主机发送HTTP GET报文</h5>

主机浏览器生成包含要获取的 URL 的HTTP GET报文，写入套接字，成为TCP报文段的一个有效载荷。<strong>【考点：HTTP协议<font color="red">(重要!!!)</font>】</strong>

<h5>google服务器发送HTTP RESPONSE报文</h5>

google服务器接收到HTTP GET报文，处理并生成一个HTTP响应报文，发还给本地主机。

WEB数据传输<strong>【考点：HTTP文档传输次数计算】</strong>

<h5>断开TCP连接</h5>

通过TCP四次挥手结束TCP持久连接<strong>【考点：TCP四次挥手机制】</strong>

<ol>

<li><a href="https://www.cnblogs.com/lsgxeva/p/9208298.html">IPv4地址分类及特征</a></li>

<li><a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/35509560">IPv6原理、应用与实践</a></li>

<li><a href="https://blog.csdn.net/zqixiao_09/article/details/77131239">网络协议篇之DHCP协议（一）—— DHCP协议基础</a></li>

<li><a href="https://blog.51cto.com/u_10706198/1773705">MAC帧格式，IP数据报格式和ARP数据报格式</a></li>

<li><a href="https://blog.csdn.net/hhthwx/article/details/78567961">URL格式</a></li>

<li><a href="https://blog.csdn.net/cqcre/article/details/106512968">超全总结！关于 DNS 看这一篇就够了</a></li>

<li><a href="https://blog.csdn.net/weixin_44058932/article/details/104589918?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_baidulandingword-1&spm=1001.2101.3001.4242">UDP协议格式及特点</a></li>

<li><a href="https://blog.51cto.com/u_10706198/1773705">MAC帧格式，IP数据报格式和ARP数据报格式</a></li>

</ol>

<ul>

<li>计算机网络自顶向下方法</li>

<li>计算机网络考研复习指导</li>

<li>计算机网络第7版 (谢希仁)</li>

<li>计算机网络与下一代互联网</li>

</ul>

这篇文章简要自顶向下漫游了计算机网络的协议栈，虽然涉及面非常广，但还是有挺多的细节是值得我们去关注的。比如，数据包丢失时，还需要网际控制报文协议ICMP协助处理；网络拥塞时，还需要有传输层的拥塞控制机制；发送和接收速度不对等时，还需要有传输层的流量控制机制；数据链路层发送数据帧，有停等协议、ARQ协议、滑动窗口协议；保证数据的可靠性，有序号、确认、重传、校验，校验又有奇偶校验、CRC循环冗余校验、海明码；以及通信界最伟大的定理——香农定理等...... 面试中，我们一般常说诸如“服务器将数据发送给本地主机”这样的话，这里的“发送”包含了太多太多，我们一直站在传输层以上的角度学习计算机网络，其实这样是学得不深刻的，这也是我们今天总结回顾传输层底下的目的所在。作为计算机科班学生，学习计算机网络，除了理论课本之外，用WireShark抓取分析各种包、使用Chrome开发者工具分析HTTP请求和响应报文、多用一些网络命令行指令跟踪网络、玩一玩云服务器、捣弄捣弄路由器和交换机，这些方式是实践并深化计算机网络理论的最佳实践。

【计算机网络漫游】浏览器输入一个URL后发生了什么相关推荐

当你在浏览器地址栏输入一个URL后回车，将会发生的事情？
之前和前辈交流,他问了我这样一个问题,自己一时没有答上来,今天可以研究了一下,看到了一篇很不错的博客,转载过来,供大家学习. 原文地址:http://blog.csdn.net/libin_1/art ...
当你在浏览器地址栏输入一个URL后回车，浏览器做了什么？
以下是一个大概流程: 1. 浏览器向DNS服务器查找输入URL对应的IP地址. 2. DNS服务器返回网站的IP地址. 3. 浏览器根据IP地址与目标web服务器在80端口上建立TCP连接 4. 浏览 ...
c++软件开发面试旋极面试题_经典软件开发面试题：浏览器中输入一个网址后发生了什么？...
经典软件开发面试题:浏览器中输入一个网址后发生了什么? 大家好, 这一期呢,我们来谈一个经典的面试题.这种题目是在浏览器中输入一个网址以后, 会显示一个网页,这期间到底发生了什么? 答案要求说的越 ...
关于浏览器输入一个网址后页面经历的过程总结
浏览器进程浏览器输入一个网址后的主流程一.用户输入根据以下规则,把用户输入的内容加上协议,合成为完整的 URL. 判断输入的关键字是搜索内容,还是请求的 URL 如果是搜索内容:使用浏览器默认的 ...
浏览器输入一个URL地址后发生的事情
在浏览器中输入一个URL至页面呈现,发生的事情? 1.域名解析:浏览器获得URL地址,向操作系统请求该URL对应的IP地址,操作系统查询DNS(首先查询本地HOST文件,没有则查询网络)获得对应的IP ...
输入一个网址后发生了什么
当你在浏览器输入一个网址,如http://www.taobao.com,按回车之后发生了什么?请从技术的角度描述,如浏览器.网络(UDP.TCP.HTTP等),以及服务器等各种参与对象上由此引发的一系 ...
当在浏览器地址栏输入一个URL后回车，将会发生的事情？
作为一个软件开发者,你一定会对网络应用如何工作有一个完整的层次化的认知,同样这里也包括这些应用所用到的技术:像浏览器,HTTP,HTML,网络服务器,需求处理等等. 本文将更深入的研究当你输入一个网址 ...
在浏览器地址栏输入一个URL后回车，执行的全部过程
作为一个软件开发者,你一定会对网络应用如何工作有一个完整的层次化的认知,同样这里也包括这些应用所用到的技术:像浏览器,HTTP,HTML,网络服务器,需求处理等等. 本文将更深入的研究当你输入一个网址 ...
头条面试官：在浏览器地址栏输入一个URL后回车，背后会进行哪些技术步骤？
本题为头条校招测开经典面试题,如果你去看过头条面经合集,会发现3次面试里至少出现有1次,也是非常基础的一个知识点. 好了,不说废话. 先上答案,一共6个步骤: DNS解析 TCP连接发送http请求 ...

【计算机网络漫游】浏览器输入一个URL后发生了什么

【计算机网络漫游】浏览器输入一个URL后发生了什么相关推荐

最新文章

热门文章