浅聊一下网页显示过程

作为程序员，我们每天都在访问各种网页，但你有没有好奇过，当在浏览器里敲下网址按下回车后，背后到底经历了哪些复杂又精妙的过程？今天就带大家一步步拆解，从 URL 解析到页面最终呈现，把每个关键环节讲清楚，即使是刚入门的朋友也能看懂。

1. 第一步：浏览器先搞定 HTTP 请求报文

当我们在浏览器输入网址后，浏览器做的第一件事就是解析 URL，然后生成发给 Web 服务器的 HTTP 请求报文。这个报文里藏着不少关键信息，像请求方式（是 GET 还是 POST）、用的 HTTP 协议版本、要访问的 Web 服务器域名，还有需要传的请求数据等等。

先说说两种常见的请求报文格式：

• GET 请求报文：这种请求的消息体数据是空的，格式大概是这样 —— 开头是请求行，包含 “方法（GET）+ 空格 + URL + 空格 + 协议版本”，后面跟着消息头，每个消息头都是 “首部字段名：空格 + 字段值” 的形式，每个部分之间用换行符分隔。
• POST 请求报文：和 GET 不一样，POST 请求有消息体，会带数据。比如登录时传的用户名和密码就放在消息体里。它的请求行是 “POST + 空格 + 路径 + 空格 + 协议版本”，后面同样是消息头，最后是消息体，里面是类似 “"name":"Jaylan","password":"xxxx"” 这样的数据。

不过，光有请求报文还不行，因为只知道域名，根本没办法找到 Web 服务器在哪，这时候就需要把域名变成 IP 地址，DNS 域名解析该登场了。

2. 第二步：DNS 解析，找到服务器的 “门牌号”（IP 地址）

浏览器生成好 HTTP 请求报文后，就会喊 DNS 服务器来帮忙 —— 把 Web 服务器的域名解析成对应的 IP 地址，毕竟在网络世界里，设备之间通信靠的是 IP 地址，不是好记的域名。

这个解析过程就像我们出门问路，特别有意思：

1. 浏览器先问自己：“我之前有没有缓存过这个域名的 IP 呀？” 如果有，直接拿来用；要是没有，就去问操作系统。
2. 操作系统也先查自己的缓存，有就返回，没有就去看 hosts 文件，还是没有的话，就只能求助 “本地 DNS 服务器” 了。
3. 本地 DNS 服务器收到请求，先看自己的缓存，没有的话，就会说：“这个域名归.com 顶级域名服务器管，我给你它的地址，你去问它！”
4. 接着，本地 DNS 服务器就带着问题去问.com 顶级域名服务器，顶级域名服务器再指引它去问该域名对应的权威 DNS 服务器。
5. 最后，权威 DNS 服务器会告诉本地 DNS 服务器 “www.server.com对应的 IP 是 X.X.X.X”，本地 DNS 服务器再把这个 IP 地址返回给浏览器。

这里要提一嘴 DNS 缓存，有了它，就不用每次解析域名都走这么多步骤了，能大大提高访问速度。浏览器、操作系统、本地 DNS 服务器都有自己的缓存，优先从缓存里找，找不到再走完整的解析流程。

3. 第三步：交给协议栈，开启数据传输准备

拿到 IP 地址后，浏览器就把 HTTP 数据传输的活儿交给操作系统里的协议栈了。协议栈内部是分了层的，每层各司其职，而且有明确的 “上下级” 关系 —— 上面的层会把工作委托给下面的层，下面的层接到活儿就认真执行。

我们可以把协议栈想象成一个 “工作团队”：

• 应用程序（也就是浏览器）通过调用 Socket 套接字，把任务交给协议栈。
• 协议栈上半部分有两个 “员工”：TCP 和 UDP，它们属于传输层协议，主要负责收发数据，接到应用层的委托就开始干活。
• 协议栈下半部分是 IP 协议，属于网络层，负责控制网络包的收发。数据在网络里传输时，会被切成一小块一小块的网络包，把这些包发给对方，就是 IP 的活儿。
• 另外，IP 协议里还带着两个 “助手”：ICMP 协议和 ARP 协议。ICMP 协议负责告诉大家网络包传输时出了什么错，还有各种控制信息；ARP 协议则是根据 IP 地址找对应的以太网 MAC 地址。
• 最底层是网卡驱动程序和网卡，网卡驱动负责控制网卡硬件，网卡则实际完成数据的收发，把网线里的信号收进来，或者把数据变成信号发出去。

4. 第四步：TCP 协议，给数据 “分好包”“标好号”

HTTP 是基于 TCP 协议传输数据的，所以接下来 TCP 要发挥作用了。

首先是 “分割数据”：

• 这里有两个关键概念：MTU 和 MSS。MTU 是一个网络包的最大长度，在以太网里一般是 1500 字节；MSS 是除去 IP 和 TCP 头部后，一个网络包能装的 TCP 数据的最大长度。
• 如果 HTTP 请求消息太长，超过了 MSS 的长度，TCP 就会按照 MSS 的长度把 HTTP 数据拆成一小块一小块，每一块都加上 TCP 头信息，然后交给 IP 模块去发送。

然后是 “生成 TCP 报文”：

• TCP 报文里会有两个端口号，一个是浏览器这边的监听端口（一般是随机生成的），另一个是 Web 服务器的监听端口（HTTP 默认是 80，HTTPS 默认是 443）。
• 等双方建立好连接后，TCP 报文的数据部分就放着 HTTP 的头部和数据，生成好之后，就交给下面的 IP 协议处理。

5. 第五步：IP 协议，给数据 “贴好地址标签”

TCP 在连接、收发数据、断开连接这些阶段，都需要委托 IP 协议把数据封装成网络包，发给对方，所以得按照 IP 协议的规则生成 IP 报文。

IP 报文的头部有几个关键信息：

• 协议号：因为 HTTP 是通过 TCP 传输的，所以这里要填 06（十六进制），表示用的是 TCP 协议。
• 源地址 IP 和目标地址 IP：源地址 IP 就是我们自己电脑（客户端）的 IP 地址；目标地址 IP 就是之前通过 DNS 解析得到的 Web 服务器 IP 地址。

不过，光有 IP 地址还不够，要完成两点之间的传输，还得靠 MAC 地址。

6. 第六步：靠 MAC 地址，实现 “点对点” 传输

生成好 IP 协议报文后，还得给它加个 MAC 头部，里面要包含发送方和接收方的 MAC 地址，这样才能实现两点之间的准确传输。

先说说 MAC 头部里的协议类型：在 TCP/IP 通信里，0800 代表是 IP 协议，0806 代表是 ARP 协议。

再看看收发双方的 MAC 地址怎么来：

• 发送方的 MAC 地址：这个简单，每个网卡在生产的时候，MAC 地址就写进网卡的 ROM 里了，直接读出来填到 MAC 头部就行。
• 接收方的 MAC 地址：得先查路由表，找到接收方的 IP 地址，然后用 ARP 协议以广播的方式，根据 IP 地址找到对应的 MAC 地址。

7. 第七步：网卡出马，把数据变成 “电信号” 发出去

到这一步，网络包还只是存在内存里的一串二进制数字，根本没办法直接传到对方那里。所以得把这些数字信息转换成电信号，才能在网线里传输，而干这个活儿的就是网卡，网卡驱动则负责控制网卡。

具体过程是这样的：

1. 网卡驱动拿到网络包后，会把它复制到网卡内部的缓存区。
2. 然后在网络包的开头加上报头和起始帧分界符（这个分界符是用来标记包的起始位置的），在末尾加上帧校验序列 FCS（用来检查包在传输过程中有没有损坏）。
3. 最后，网卡把处理好的包转换成电信号，通过网线发送出去。

总结

从输入网址到网页显示，整个过程环环相扣，涉及 HTTP、DNS、TCP、IP、ARP 等多个协议，还有浏览器、协议栈、网卡等各种组件的协同工作。把这些过程搞明白，不仅能帮我们更好地理解网络通信的原理，在遇到网络问题时，也能更快地定位排查。如果这篇内容对你有帮助，欢迎点赞收藏，有疑问也可以在评论区交流～