[网络协议]一次完整的HTTP事务流程详解

一次完整的HTTP事务流程

1. 浏览器进行DNS域名解析，得到对应的IP地址
2. 根据这个IP，找到对应的服务器建立连接（三次握手）
3. 建立TCP连接后发起HTTP请求（一个完整的http请求报文）
4. 服务器响应HTTP请求，浏览器得到html代码（服务器如何响应）
5. 浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css、图片等）
6. 浏览器对页面进行渲染呈现给用户
7. 服务器关闭TCP连接（四次挥手）

过程详解

一、DNS解析

1. 首先会搜索浏览器自身的DNS缓存（缓存时间比较短，大概只有1分钟，且只能容纳1000条缓存）

2. 如果浏览器自身的缓存里面没有找到，那么浏览器会搜索系统自身的DNS缓存

3. 如果还没有找到，那么尝试从 hosts文件里面去找

4. 在前面三个过程都没获取到的情况下，浏览器就会发起一个DNS的系统调用，就会向本地配置的首选DNS服务器（一般是电信运营商提供的，也可以使用像Google提供的DNS服务器）发起域名解析请求（通过的是UDP协议向DNS的53端口发起请求，这个请求是递归的请求，也就是运营商的DNS服务器必须得提供给我们该域名的IP地址）

   DNS优化两个方面：DNS缓存、DNS负载均衡

二、TCP三次握手

【问题1】：TCP 为什么需要3次握手？

2个计算机通信是靠协议（目前流行的TCP/IP协议）来实现,如果2个计算机使用的协议不一样，那是不能进行通信的，所以这个3次握手就相当于试探一下对方是否遵循TCP/IP协议，协商完成后就可以进行通信了，当然这样理解不是那么准确。

类似：A：你遵循TCP/IP协议吗？

? B：我遵循。

? A：那我想…

【问题2】：为什么HTTP协议要基于TCP来实现？

目前在Internet中所有的传输都是通过TCP/IP进行的，HTTP协议作为TCP/IP模型中应用层的协议也不例外，TCP是一个端到端的可靠的面向连接的协议，所以HTTP基于传输层TCP协议不用担心数据的传输的各种问题。

三、 发起HTTP请求

一个HTTP请求报文由请求行（request line）、请求头部（headers）、空行（blank line）和请求数据（request body）4个部分组成。

这快内容较多就不赘述了，详细内容可以参见其他博客。

四、服务器响应HTTP请求

HTTP响应报文主要由状态行、响应头部、空行以及响应数据组成。

1.状态行：由3部分组成，分别为：协议版本，状态码，状态码描述。

其中协议版本与请求报文一致，状态码描述是对状态码的简单描述，所以这里就只介绍状态码。

一些常见的状态码如下：

状态代码为3位数字。

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：响应头用于描述服务器的基本信息，以及客户端如何处理数据

3.空格：CRLF（即 \r\n）分割

4.消息体：服务器返回给客户端的数据

上面的 HTTP 响应中，响应头中的 Content-Length 同样用于表示消息体的字节数。Content-Type 表示消息体的类型，通常浏览网页其类型是HTML，当然还会有其他类型，比如图片、视频等。

五、浏览器解析

浏览器拿到index.html文件后，就开始解析其中的html代码，遇到js/css/image等静态资源时，就向服务器端去请求下载（会使用多线程下载，每个浏览器的线程数不一样），这个时候就用上keep-alive特性了，建立一次HTTP连接，可以请求多个资源，下载资源的顺序就是按照代码里的顺序，但是由于每个资源大小不一样，而浏览器又多线程请求请求资源，所以从下图看出，这里显示的顺序并不一定是代码里面的顺序。

浏览器在请求静态资源时（在未过期的情况下），向服务器端发起一个http请求（询问自从上一次修改时间到现在有没有对资源进行修改），如果服务器端返回304状态码（告诉浏览器服务器端没有修改），那么浏览器会直接读取本地的该资源的缓存文件。

六、浏览器进行页面渲染

浏览器利用自己内部的工作机制，把请求的静态资源和html代码进行渲染，渲染之后呈现给用户，浏览器是一个边解析边渲染的过程。

首先浏览器解析HTML文件构建DOM树，然后解析CSS文件构建渲染树，等到渲染树构建完成后，浏览器开始布局渲染树并将其绘制到屏幕上。

这个过程比较复杂，涉及到两个概念: reflow(回流)和repain(重绘)。DOM节点中的各个元素都是以盒模型的形式存在，这些都需要浏览器去计算其位置和大小等，这个过程称为relow;当盒模型的位置,大小以及其他属性，如颜色,字体,等确定下来之后，浏览器便开始绘制内容，这个过程称为repain。

页面在首次加载时必然会经历reflow和repain。reflow和repain过程是非常消耗性能的，尤其是在移动设备上，它会破坏用户体验，有时会造成页面卡顿。所以我们应该尽可能少的减少reflow和repain。

JS的解析是由浏览器中的JS解析引擎完成的。JS是单线程运行，JS有可能修改DOM结构，意味着JS执行完成前，后续所有资源的下载是没有必要的，所以JS是单线程，会阻塞后续资源下载。

七、服务器关闭TCP连接(四次挥手)

• 第一次挥手：客户端发送一个FIN=M，用来关闭客户端到服务器端的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1状态。意思是说"我客户端没有数据要发给你了"，但是如果你服务器端还有数据没有发送完成，则不必急着关闭连接，可以继续发送数据。

• 第二次挥手：服务器端收到FIN后，先发送ack=M+1，告诉客户端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息。这个时候客户端就进入FIN_WAIT_2 状态，继续等待服务器端的FIN报文。

• 第三次挥手：当服务器端确定数据已发送完成，则向客户端发送FIN=N报文，告诉客户端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了。服务器端进入LAST_ACK状态。

• 第四次挥手：客户端收到FIN=N报文后，就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕服务器端不知道要关闭，所以发送ack=N+1后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。服务器端收到ACK后，就知道可以断开连接了。客户端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明服务器端已正常关闭，那好，我客户端也可以关闭连接了。最终完成了四次握手。

上面是一方主动关闭，另一方被动关闭的情况，实际中还会出现同时发起主动关闭的情况，也是通过四次握手。

【问题4】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，“你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

【问题5】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

然而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。

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。

自此一次完整的HTTP事务宣告完成。

关注博主即可阅读全文