从URL到页面这一过程是如何完成的

在本文中，我将简单阐述一下“从输入 URL 到页面加载完成的整个过程”。作为互联网从业者，不管你属于何种职位，都应该有所了解。

操作的过程很简单：打开浏览器，在地址栏中键盘输入www.baidu.com，回车，浏览网页….

地址栏输入www.baidu.com

当你按输入www.baidu.com，浏览器接收到这个消息之后，会触发自动完成机制。浏览器根据自己的算法识别出你要访问的URL。

按下回车键

此时，回车键的电流回路通过电容器间接地闭合，使得少量的电流进入了键盘的主逻辑电路系统中。逻辑电路系统会扫描每个按键的状态，对于按键开关的电位弹跳变化进行解析，并将其转化为键盘码值。键盘控制器在得到码值之后，将进行编码。编码后，键码值将储存在寄存器内。键盘的USB控制器会查询到这个键码值，然后将键码值转换为一个数据包。之后，此数据包将通过键盘传递给计算机，计算机把数据包进行解码。最后，解码后的按键码值传输到操作系统的硬件层。

解析URL

浏览器通过URL可以知道将要使用HTTP协议，和请求资源的主页。

浏览器会将地址栏中输入的文字传给默认的搜索引擎。把文字传递给搜索引擎的时候，URL会带有特定的一串字符，用来告诉搜索引擎这次搜索来自某个浏览器。

Unicode(规范字符集)编码转换。如果有非ASCII的字符，将其进行Unicode编码转换。

检查HSTS列表

浏览器检查自带的“HSTS(HTTP严格传输安全)”列表，这个列表里包含了那些只使用HTTPS进行连接的网站。

DNS查询与解析

浏览器检查域名是否在缓存当中。

如果缓存中没有，就调用库函数进行查询。库函数在进行DNS解析之前，检查域名是否在本地 Hosts 里。

如果域名在缓存和Hosts中都没有，库函数会向 DNS 服务器发送一条 DNS 查询请求。

查询本地的DNS服务器。

首先查询地址解析协议(ARP)的缓存，如果缓存命中，则返回结果：目标 IP = MAC地址。如果缓存没有命中，就看看目标 IP 地址是不是在本地路由表中的某个子网内，并使用相关接口。然后查询选择的网络接口的MAC地址。

发送ARP请求，路由器或其他硬件会返回结果(结果中包含默认网关的IP地址)。

通过TCP/UDP协议向DNS服务器发送相应请求。如果本地DNS服务器没有找到结果，将会逐层查询，直到结果(目标服务器的IP地址)返回。

使用套接字

浏览器得到了目标服务器的 IP 地址，以及 URL 中给出来端口号(http默认端口号是80端口)后，浏览器调用库函数socket。这个请求将被封装，目标端口会被加入头部。在网络层会再加入一个IP头部，里面包含了目标服务器的IP地址以及本机的IP地址。接下来继续封装，将本地内置网卡的MAC地址和本地路由器的MAC地址封装进去。此时封装包已经准备就绪。

接下来，封装包会从本地计算机出发，经过本地网络，再通过调制解调器把数字信号转换成模拟信号。在传输线路的另一端，另一个调制解调器把模拟信号转换回数字信号，交由下一网络节点进行处理。最终封包会到达目标服务器。

发送和接收的过程在TCP连接期间会发送很多次(三次握手)：客户端将封包发送给服务端，并建立连接设置初始的序列号;服务端收到封包后做相应处理，并且向客户端表明自己接受到了第一个封包;客户端再次发送一个封包来确认这次连接。这就是建立连接三次握手的过程。

TLS握手

客户端发送相应消息给服务端，表明可用的加密算法以及压缩算法。

服务端返回给客户端一个消息，包含了TLS版本，以及自己使用的加密算法和压缩算法等。

客户端验证服务端发送的信息是否可用，如果可用，就生成一段加密的随机数返给服务端。

服务端对这段密文进行解密，并生成自己的主密钥。

接下来整个会话会进行加密，传输http的内容。

HTTP协议

浏览器向服务器发送请求头，请求头内容包括：请求数据方式，http版本号，域名等头部信息。接下来，服务器端返回一个响应码，表明这次请求的状态。浏览器会从自己的缓存中取出想要的内容，在解析完 HTML 之后，浏览器会重复上面的过程，直到HTML页面引入的所有资源(图片，CSS，JS等等)全部都获取完毕。

浏览器

当服务器提供了资源之后(HTML，CSS，JS，图片等)，浏览器会执行下面的操作：

HTML解析。HTML解析器的主要工作是对HTML文档进行解析，解析出HTML的内容。

CSS解析。分析CSS文件内容以及属性值，将每个CSS文件都被解析成一个样式表对象。

页面渲染。通过一些列计算并呈现DOM树，过程就是测量-排版-绘制页面。在渲染过程中，对图形的渲染处理会使用图形处理器GPU。

后期渲染

渲染结束后，浏览器根据时间机制运行JavaScript代码(比如动画)或与用户交互。类似Flash和Java的插件也会运行，这些脚本也可能改变网页的内容和布局，并产生又一轮渲染与绘制。

相关术语理解：

Unicode。Unicode是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案。它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。

HSTS。HTTP Strict Transport Security，国际互联网工程组织IETF正在推行一的种新的Web安全协议。它作用是强制客户端(如浏览器)使用HTTPS与服务器创建连接。

DNS服务器。Domain Name Server，域名服务器。是进行域名和与之相对应的IP地址转换的服务器。

Hosts。Hosts是一个没有扩展名的系统文件，可以用记事本等工具打开，其作用就是将一些常用的网址域名与其对应的IP地址建立一个关联“数据库”，当用户在浏览器中输入一个需要登录的网址时，系统会首先自动从Hosts文件中寻找对应的IP地址，一旦找到，系统会立即打开对应网页，如果没有找到，则系统会再将网址提交DNS域名解析服务器进行IP地址的解析。

ARP。地址解析协议。是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

MAC地址。称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。

套接字。源IP地址和目的IP地址以及源端口号和目的端口号的组合称为套接字。用于标识客户端请求的服务器。一般用socket函数创建。

TLS。安全传输层协议，用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性。

至此，一个完整的从输入 URL 到页面加载完成的过程就走完了。你学会了吗?

作者：流年。

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题图由作者提供