4.1请求网络过程分析

目录介绍

  • 01.在浏览器里面输入链接
  • 02.请求的大概流程介绍
  • 03.域名解析查找ip地址
  • 04.传输层的流程分析
  • 05.网络层的流程分析过程
  • 07.熟知Http请求的过程

01.在浏览器里面输入链接

  • 先思考几个问题
    • 在浏览器中输入了一个链接，为什么会打开网页，然后看到图片，文字，这些东西是哪里来的？
    • 在浏览器中输入非http类型链接，为何有的可以打开，有的打不开，对链接有何要求？
    • 为什么打开购物网站后，本来是打开我的收藏，但是去重定向到了首页登陆页面？
  • 然后简述一下问题
    • 第一个问题：打开网页，会去请求服务器数据，然后返回response数据后，会渲染到网页上进行展示。
    • 第二个问题：浏览器输入链接，必须要求访问的链接scheme是受支持的，也就是支持的协议。否则未知的协议链接肯定打不开。
    • 第三个问题：针对购物网站，会有身份校验(token)的环节，如果过期了则会重定向到登陆页面进行登陆。

02.请求的大概流程介绍

  • 大概流程如下所示
    • 域名解析
    • TCP的三次握手
    • 建立TCP连接后发起HTTP请求
    • 服务器响应HTTP请求
    • 浏览器解析html代码
    • 同时请求html代码中的资源（如js、css、图片等）
    • 最后浏览器对页面进行渲染并呈现给用户
  • 重点说一下
    • 三次握手

03.域名解析查找ip地址

  • 域名解析
    • 浏览器只知道名字是“www.taobao.com”，但是不知道具体的地点，所以不知道应该如何访问。于是，它打开地址簿去查找。可以使用一般的地址簿协议DNS去查找，还可以使用另一种更加精准的地址簿查找协议HTTPDNS。
    • 无论用哪一种方法查找，最终都会得到这个地址：108.114.138.24，这也就是所说的域名解析。这个是IP地址，是互联网世界的“门牌号”。
  • Http或者Https协议
    • 知道了目标地址，浏览器就开始打包它的请求。
    • 对于普通的浏览请求，往往会使用HTTP协议；但是对于购物的请求，往往需要进行加密传输，因而会使用HTTPS协议。无论是什么协议，里面都会写明“你要买什么和买多少”。
  • 为何输入非http链接打不开
    • 因为这是一种传输协议

04.传输层的流程分析

  • 应用层到传输层
    • DNS、HTTP、HTTPS 所在的层我们称为应用层。经过应用层封装后，浏览器会将应用层的包交给下一层去完成，通过 socket 编程来实现。
  • 传输层分析
    • 下一层是传输层。传输层有两种协议，一种是无连接的协议UDP，一种是面向连接的协议TCP。
    • 对于有支付来讲，往往使用 TCP 协议。所谓的面向连接就是，TCP 会保证这个包能够到达目的地。如果不能到达，就会重新发送，直至到达。
    • TCP 协议里面会有两个端口，一个是浏览器监听的端口，一个是电商的服务器监听的端口。操作系统往往通过端口来判断，它得到的包应该给哪个进程。
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05.网络层的流程分析过程

  • 网络层处理逻辑
    • 传输层封装完毕后，浏览器会将包交给操作系统的网络层。网络层的协议是 IP 协议。在 IP 协议里面会有源 IP 地址，即浏览器所在机器的 IP 地址和目标地址，也即电商网站所在服务器的 IP 地址。
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    • 操作系统知道了目标 IP 地址，就开始根据这个门牌号找到目标机器。操作系统往往会判断，这个目标 IP 地址是本地人，还是外地人。如果是本地人，从门牌号就能看出来，但是显然电商网站不在本地，而在遥远的地方。
    • 操作系统知道要离开本地去远方。虽然不知道远方在何处，但是可以这样类比一下：好比去国外要去海关，去外地就要去网关。而操作系统启动的时候，就会被 DHCP 协议配置 IP 地址，以及默认的网关的 IP 地址 192.168.1.1。
    • 操作系统将 IP 地址发给网关的时候，如果在本地通信基本靠吼，于是操作系统大吼一声，谁是 192.168.1.1 啊？网关会回答它，我就是，我的本地地址在那里。这个本地地址就是MAC地址，而大吼的那一声是ARP协议。
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  • MAC层处理逻辑
    • 于是操作系统将 IP 包交给了下一层，也就是MAC 层。网卡再将包发出去。由于这个包里面是有 MAC 地址的，因而它能够到达网关。
  • 网关
    • 网关收到包之后，会根据自己的知识，判断下一步应该怎么走。网关往往是一个路由器，到某个 IP 地址应该怎么走，这个叫作路由表。路由器有点像玄奘西行路过的一个个国家的一个个城关。每个城关都连着两个国家，每个国家相当于一个局域网，在每个国家内部，都可以使用本地的地址 MAC 进行通信。一旦跨越城关，就需要拿出 IP 头来，里面写着贫僧来自东土大唐（就是源 IP 地址），欲往西天拜佛求经（指的是目标 IP 地址）。路过宝地，借宿一晚，明日启行，请问接下来该怎么走啊？
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  • 路由协议
    • 城关往往是知道这些“知识”的，因为城关和临近的城关也会经常沟通。到哪里应该怎么走，这种沟通的协议称为路由协议，常用的有OSPF和BGP。
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    • 城关与城关之间是一个国家，当网络包知道了下一步去哪个城关，还是要使用国家内部的 MAC 地址，通过下一个城关的 MAC 地址，找到下一个城关，然后再问下一步的路怎么走，一直到走出最后一个城关。
    • 最后一个城关知道这个网络包要去的地方。于是，对着这个国家吼一声，谁是目标 IP 啊？目标服务器就会回复一个 MAC 地址。网络包过关后，通过这个 MAC 地址就能找到目标服务器。
    • 目标服务器发现 MAC 地址对上了，取下 MAC 头来，发送给操作系统的网络层。发现 IP 也对上了，就取下 IP 头。IP 头里会写上一层封装的是 TCP 协议，然后将其交给传输层，即TCP层。在这一层里，对于收到的每个包，都会有一个回复的包说明收到了。这个回复的包绝非这次下单请求的结果，例如购物是否成功，扣了多少钱等，而仅仅是 TCP 层的一个说明，即收到之后的回复。当然这个回复，会沿着刚才来的方向走回去，报个平安。因为一旦出了国门，西行路上千难万险，如果在这个过程中，网络包走丢了，例如进了大沙漠，或者被强盗抢劫杀害怎么办呢？因而到了要报个平安。
    • 如果过一段时间还是没到，发送端的 TCP 层会重新发送这个包，还是上面的过程，直到有一天收到平安到达的回复。这个重试绝非你的浏览器重新将下单这个动作重新请求一次。对于浏览器来讲，就只发送了一次下单请求，TCP 层不断自己闷头重试。除非 TCP 这一层出了问题，例如连接断了，才轮到浏览器的应用层重新发送下单请求。
    • 当网络包平安到达 TCP 层之后，TCP 头中有目标端口号，通过这个端口号，可以找到电商网站的进程正在监听这个端口号，假设一个 Tomcat，将这个包发给电商网站。博客
  • 电商网站处理逻辑
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    • 电商网站的进程得到 HTTP 请求的内容，知道了要买东西，买多少。往往一个电商网站最初接待请求的这个 Tomcat 只是个接待员，负责统筹处理这个请求，而不是所有的事情都自己做。例如，这个接待员要告诉专门管理订单的进程，登记要买某个商品，买多少，要告诉管理库存的进程，库存要减少多少，要告诉支付的进程，应该付多少钱，等等。
    • 那么，如何告诉相关的进程呢？往往通过 RPC 调用，即远程过程调用的方式来实现。远程过程调用就是当告诉管理订单进程的时候，接待员不用关心中间的网络互连问题，会由 RPC 框架统一处理。RPC 框架有很多种，有基于 HTTP 协议放在 HTTP 的报文里面的，有直接封装在 TCP 报文里面的。
    • 当接待员发现相应的部门都处理完毕，就回复一个 HTTPS 的包，告知下单成功。这个 HTTPS 的包，会像来的时候一样，经过千难万险到达你的个人电脑，最终进入浏览器，显示支付成功。

07.熟知Http请求的过程

  • HTTP通信机制是在一次完整的HTTP通信过程中，Web浏览器与Web服务器之间将完成下列7个步骤：
  • 建立TCP连接
    • 在HTTP工作开始之前，Web浏览器首先要通过网络与Web服务器建立连接，该连接是通过TCP来完成的，该协议与IP协议共同构建 Internet，即著名的TCP/IP协议族，因此Internet又被称作是TCP/IP网络。HTTP是比TCP更高层次的应用层协议，根据规则， 只有低层协议建立之后才能，才能进行更层协议的连接，因此，首先要建立TCP连接，一般TCP连接的端口号是80。
  • Web浏览器向Web服务器发送请求行
    • 一旦建立了TCP连接，Web浏览器就会向Web服务器发送请求命令。例如：GET /sample/hello.jsp HTTP/1.1。
  • Web浏览器发送请求头
    • 浏览器发送其请求命令之后，还要以头信息的形式向Web服务器发送一些别的信息，之后浏览器发送了一空白行来通知服务器，它已经结束了该头信息的发送。
  • Web服务器应答
    • 客户机向服务器发出请求后，服务器会客户机回送应答， HTTP/1.1 200 OK ，应答的第一部分是协议的版本号和应答状态码。
  • Web服务器发送应答头
    • 正如客户端会随同请求发送关于自身的信息一样，服务器也会随同应答向用户发送关于它自己的数据及被请求的文档。
  • Web服务器向浏览器发送数据
    • Web服务器向浏览器发送头信息后，它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束，接着，它就以Content-Type应答头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据。
  • Web服务器关闭TCP连接
    • 一般情况下，一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据，它就要关闭TCP连接，然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码：Connection:keep-alive。TCP连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间，还节约了网络带宽。
  • 总结：建立TCP连接->发送请求行->发送请求头->（到达服务器）发送状态行->发送响应头->发送响应数据->断TCP连接
贡献者: yangchong211