从URL输入到页面展现到底发生什么

总体来说分为以下几个过程：

• 输入地址
• DNS 解析:将域名解析成IP地址
• TCP 连接：TCP三次握手
• 发送HTTP请求
• 服务器处理请求并返回HTTP报文
• 浏览器解析渲染页面
• 断开连接：TCP四次挥手

URL 到底是啥

URL（Uniform Resource Locator），统一资源定位符，用于定位互联网上资源，俗称网址。
比如http://www.w3school.com.cn/html/index.asp，遵守以下的语法规则：

scheme://host.domain:port/path/filename

各部分解释如下：

• scheme - 定义因特网服务的类型。常见的协议有http、https、ftp、file。
• host - 定义域主机（http的默认主机是www）
• domain - 定义因特网域名，比如w3school.com.cn
• port - 定义主机上的端口号（http的默认端口号是80）
• path - 定义服务器上的路径（如果省略，则文档必须位于网站的根目录中）
• filename - 定义文档/资源的名称

输入地址

当我们开始在浏览器中输入网址的时候，浏览器其实就已经在智能的匹配可能得了，他会从历史记录，书签等地方，找到已经输入的字符串可能对应的URL，然后给出智能提示，让你可以补全URL地址。对于chrome浏览器，他甚至会直接从缓存中把网页展示出来，就是说，你还没有按下enter，页面就出来了。

域名解析（DNS）

在浏览器输入网址后，首先要经过域名解析，因为浏览器并不能直接通过域名找到对应的服务器，而是要通过IP地址。大家这里或许会有个疑问----计算机既可以被赋予IP地址，也可以被赋予主机名和域名。比如 www.hackr.jp。那怎么不一开始就赋予个IP地址？这样就可以省去解析麻烦。我们先来了解下什么是 IP 地址。

1.IP 地址

IP地址是指互联网协议地址，是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。IP地址是一个32位的二进制数，比如127.0.0.1为本机IP。
域名就相当于IP地址乔装打扮的伪装者，带着一副面具。它的作用就是便于记忆和沟通的一组服务器的地址。用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过IP地址访问。因为与IP地址的一组纯数字相比，用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难了。因为计算机更擅长处理一长串数字。为了解决上述的问题，DNS服务应运而生。

2.什么是域名解析

DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。DNS是一个网络服务器，我们的域名解析简单来说就是在DNS上记录一条信息记录。
例如baidu.com 220.114.23.56（服务器外网IP地址）80（服务器端口号）

3. 浏览器如何通过域名去查询URL对应的IP

• 浏览器缓存：浏览器会按照一定的频率缓存 DNS 记录。所以首先会在浏览器的缓存中查找是否有该域名对应的IP地址。在chrome可以通过地址栏中输入chrome://net-internals/#dns查看缓存的当前状态。
• 操作系统缓存：如果浏览器缓存中找不到需要的 DNS 记录，那就去操作系统中找。
• 路由缓存：有些路由器也有DNS缓存的功能，访问过的域名会存在路由器上。
• ISP的DNS服务器：ISP是互联网服务提供商(Internet Service Provider)的简称，ISP有专门的DNS服务器应对DNS查询请求。在本地查找不到的情况下，就会向ISP进行查询，ISP会在当前服务器的缓存内查找是否有记录。
• 根服务器：ISP的DNS服务器还找不到的话，它就会向根服务器发出请求，进行递归查询（DNS 服务器先问根域名服务器.com域名服务器的 IP 地址，然后再问.baidu域名服务器，依次类推）

小结

浏览器通过向DNS服务器发送域名，DNS服务器查询到与域名相对应的IP地址，然后返回给浏览器，浏览器再将IP地址打在协议上，同时请求参数也会在协议搭载，然后一并发送给对应的服务器。接下来介绍向服务器发送HTTP请求阶段，HTTP请求分为三个部分：TCP三次握手、http请求响应信息、关闭TCP连接。

TCP 三次握手

在客户端发送数据之前会发起TCP三次握手用以同步客户端和服务端的序列号和确认号，并交换 TCP 窗口大小信息。

TCP 三次握手的过程如下：

• 客户端发送一个带SYN=1，Seq=X的数据包到服务器端口（第一次握手，由浏览器发起，告诉服务器我要发送请求了）
• 服务器发回一个带SYN=1，ACK=X+1，Seq=Y 的响应包以示传达确认信息（第二次握手，由服务器发起，告诉浏览器我准备接受了，你赶紧发送吧）
• 客户端再回传一个带ACK=Y+1， Seq=Z的数据包，代表“握手结束”（第三次握手，由浏览器发送，告诉服务器，我马上就发了，准备接受吧）

标识位（TCP FLAG）

TCP的头部固定有20个字节，其中分配了6bits给TCP FLAG，组合起来用来表示当前包的类型。分别是：

• URG：紧急指针，用于将要发送的包标识为“紧急”，这意味着不必等待前段数据被响应处理完即可发送给接收端。
• ACK：确认标识，用于表示对数据包的成功接收。
• PSH：推送标识，表示这个数据包应该被立即发送，不需要等待额外的数据。
• RST：reset标识，用来异常关闭连接。
• SYN：同步标识，表示TCP连接已初始化。
• FIN：完成标识，用于拆除上一个SYN标识。一个完整的TCP连接过程一定会有SYN和FIN包。

为啥需要三次握手

三次握手”的目的是“为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误”。
“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。

假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。主要目的防止server端一直等待，浪费资源。

发送 HTTP 请求

TCP三次握手结束后，开始发送HTTP请求报文。
请求报文由请求行、请求头、请求体三个部分组成，如下图所示：

请求行包含请求方法、URL、协议版本

• 请求方法包含8种：GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE。
• URL 即请求地址，由 <协议>：//<主机>：<端口>/<路径>?<参数> 组成
• 协议版本即http版本号

POST  /chapter17/user.html HTTP/1.1

请求头包含请求的附加信息，由关键字/值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。

请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息。它包含许多有关的客户端环境和请求正文的有用信息。其中比如：Host，表示主机名，虚拟主机；Connection,HTTP/1.1增加的，使用keepalive，即持久连接，一个连接可以发多个请求；User-Agent，请求发出者，兼容性以及定制化需求。

请求体，可以承载多个请求参数的数据，包含回车符、换行符和请求数据，并不是所有请求都具有请求数据。

name=tom&password=1234&realName=tomson

服务器处理请求并返回 HTTP 报文

每台服务器上都会安装处理请求的应用——web server。常见的web server产品有 apache、nginx、IIS等。
web server担任管控的角色，对于不同用户发送的请求，会结合配置文件，把不同请求委托给服务器上处理相应请求的程序进行处理，然后返回后台程序处理产生的结果作为响应。

http 响应报文

响应报文由响应行、响应头部、响应主体三个部分组成。如下图所示：

(1) 响应行包含：协议版本，状态码，状态码描述
状态码规则如下：
1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理。
2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受。
3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作。
4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现。
5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求。

(2) 响应头部包含响应报文的附加信息，由 名/值 对组成
(3) 响应主体包含回车符、换行符和响应返回数据，并不是所有响应报文都有响应数据

浏览器解析渲染页面

浏览器拿到响应文本HTML后，开始渲染页面。
浏览器解析渲染页面分为一下五个步骤：

• 根据HTML解析出DOM树
• 根据CSS解析生成CSS规则树
• 结合DOM树和CSS规则树，生成渲染树
• 根据渲染树计算每一个节点的信息
• 根据计算好的信息绘制页面

断开连接

当数据传送完毕，需要断开tcp连接，此时发起tcp四次挥手。

• 发起方向被动方发送报文，Fin、Ack、Seq，表示已经没有数据传输了。并进入 FIN_WAIT_1 状态。(第一次挥手：由浏览器发起的，发送给服务器，我请求报文发送完了，你准备关闭吧)
• 被动方发送报文，Ack、Seq，表示同意关闭请求。此时主机发起方进入 FIN_WAIT_2 状态。(第二次挥手：由服务器发起的，告诉浏览器，我请求报文接受完了，我准备关闭了，你也准备吧)
• 被动方向发起方发送报文段，Fin、Ack、Seq，请求关闭连接。并进入 LAST_ACK 状态。(第三次挥手：由服务器发起，告诉浏览器，我响应报文发送完了，你准备关闭吧)
• 发起方向被动方发送报文段，Ack、Seq。然后进入等待 TIME_WAIT 状态。被动方收到发起方的报文段以后关闭连接。发起方等待一定时间未收到回复，则正常关闭。(第四次挥手：由浏览器发起，告诉服务器，我响应报文接受完了，我准备关闭了，你也准备吧)

为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭连接，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。