屏幕背后：在浏览器中输入 URL 时会发生什么

什么是网站？

URL 的剖析

DNS

HTTP

最初由Ayesha Alvi在Educative.io上发布

根据Statista的数据，全球超过一半的人口是活跃的互联网用户。我们几乎一切都依赖互联网：查看电子邮件、叫Uber、订购食物和衣服。虽然我们大多数人都依赖互联网，但大多数人却不了解“屏幕背后”发生的事情。

这篇文章将让你了解当你在浏览器中输入 URL 时会发生什么——这个过程不仅与你日常互动，而且很大程度上也依赖于它。

从根本上来说，这个过程可以分解为几个步骤。我们将以任何人都能理解的方式讨论每个步骤的技术细节。

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让我们开始吧！

什么是网站？

所有网站都是文件。一个基本的网站只是一个 HTML 文件，然而，如今大多数网站都包含多个相互链接的文件，其中包括 JavaScript 和 CSS。

网站运行在功能强大的计算机上，这些计算机被称为服务器。服务器通常位于远离您计算机的地方。为了在您的浏览器上显示网站，浏览器必须从服务器获取信息。因此，每个服务器都有一个可供访问的地址，称为IP 地址。

从服务器检索网站很像从仓库检索货物。仓库类似于服务器，因为它位于远程，拥有地址（就像服务器拥有 IP 地址一样），并且存储货物（就像服务器存储或托管网站一样）。

IP 地址表示为四个介于 0 到 255 之间的数字，每个数字之间用点分隔。以下是 IP 地址的示例：

无论是否是服务器，所有连接到互联网的设备都有一个 IP 地址。您的计算机也有一个 IP 地址。查找计算机 IP 地址最简单的方法是访问https://www.whatsmyip.org/。请注意，所有支持互联网的设备都有 IP 地址，但并非所有设备都是服务器。

如果你的浏览器知道某个网站所在服务器的 IP 地址，它就能访问该网站。然而，它只知道 URL。

URL 的剖析

URL （统一资源定位符）用于定位资源，在我们的例子中，指的是服务器上的网站。请求的资源可以是任何类型的文件，例如 MP3 文件、图像或 cpp 文件。URL 会告诉浏览器两件事：

1. 域名：用于标识网站的唯一名称。例如 facebook.com、educative.io 和 google.com。域名指定资源/网站所在的服务器。

2. 文件路径：服务器上的文件有一个位置，就像您的 PC 有文件系统一样，每个文件都有一个位置。URL 还指明了所请求的指定资源在服务器上的位置。服务器上的文件或资源的位置由 URL 指定。

假设你在浏览器中输入一个类似上面的 URL。在这种情况下，course.php请求的资源位于allcourses服务器上域名为 的文件夹中educative.io。

你可能想知道为什么要使用 URL。为什么不直接在浏览器中输入 IP 地址呢？

嗯，这有很多原因。首先，人类通常不太擅长记忆随机数。想象一下，在 www 上记住 73.22.49.2.Facebook.com。对于一个网站来说这很容易，但想象一下，如果你一天访问的所有网站都这样，你最终可能会把IP地址写在某个地方！所以URL只是实用而已。其次，托管网站的服务器可能会随着时间的推移而变化，这意味着IP地址也会随之变化。跟踪这些变化对用户来说并不实际。

DNS

那么，浏览器如何根据提供的 URL 推断出 IP 地址呢？这就要用到互联网的目录服务——域名系统 (DNS )。DNS 用于根据域名查找IP 地址。

这些域名到 IP 地址的映射称为DNS 记录。

这些 DNS 记录是分布式数据库的一部分，这意味着所有记录并不存储在任何一个服务器上，而是分布在多个服务器之间。

由于全网络密集解析会减慢解析速度，因此检查映射是否已知比过早进行映射更有效。这需要多个步骤。首先，检查浏览器的本地缓存。如果没有记录，则检查操作系统的缓存。如果操作系统的缓存中也没有记录，则检查路由器的缓存。最后，将查询发送到 ISP（互联网服务提供商），让其检查缓存。

DNS 服务器被划分为多个区域，形成层级结构。位于最顶层的服务器称为“根服务器”，它们存储其他 DNS 服务器（称为顶级域名服务器）的 IP 地址。顶级域名 (TLD) 服务器按类型划分，例如 、.com等.edu。TLD 服务器具有到“二级域名”服务器的映射，例如 wikipedia.com 和 educative.io 的服务器。这些 DNS 服务器包含到实际托管相应域名的服务器的映射。

因此，如果在本地找不到该记录，则将按如下方式进行完整的 DNS 解析：

1. 全面解析的第一个联系点是根服务器。截至撰写本文时，已有 1017 个根服务器实例。访问https://root-servers.org/了解更多详情和交互式地图！

2. 根服务器返回相关顶级域名服务器的IP地址。

3. 顶级域名返回二级域名服务器的IP地址。

4. 二级域名服务器里面有我们要找的服务器的DNS记录，二级域名服务器返回IP地址给浏览器。

一个很好的理解方式是，域名是反向解析的：

1. 你可以想象 URL 后面有一个点，它代表根服务器。根服务器返回的是顶级域名服务器的地址，在本例中指的是 io 服务器。

2. 然后，io 服务器将地址返回给知道 Educative 服务器地址的 DNS 服务器。

3. Educative DNS 服务器将地址返回给 Educative 服务器。

现在浏览器知道了服务器的 IP 地址，它就可以向其发送请求。

HTTP

这些请求遵循一种名为超文本传输​​协议 (HTTP) 的“协议”或“通信规则” 。该协议规定了消息的格式、发送消息的时间、适当的响应以及如何解释消息。HTTP 消息有两种类型：请求和响应。

HTTP请求消息由请求行和标头组成。该消息以 请求行 开头，后跟标头。以下是一个示例 HTTP 请求：

GET /path/to/file/index.html HTTP/1.1

Host: www.educative.io

Connection: close

User-agent: Mozilla/5.0

Accept-language: fr

Accept: text/html

请求行由请求方法、路径和HTTP 版本GET组成。上例中的请求方法指示服务器执行的操作。GET例如，指示服务器客户端想要检索指定路径下的资源。其他请求方法示例包括DELETE：指示服务器删除指定路径下的资源；以及PUT指示服务器将指定的资源放置在指定路径下。此外，还指定了 HTTP 版本，以适应每种方法之间的差异。

接下来是 HTTP标头。标头允许客户端传递额外的信息，例如服务器类型和日期。每个标头占一行，由名称、冒号和标头的值组成。标头有很多种。例如，connection标头指示它是否是 HTTP 连接类型。如果您想更详细地了解标头，可以访问《面向软件工程师的计算机网络入门》。

然后，服务器发送 HTTP响应消息。以下是响应消息示例：

HTTP/1.1 200 OK

Connection: close

Date: Tue, 18 Aug 2015 15: 44 : 04 GMT

Server: Apache/2.2.3 (CentOS)

Last-Modified: Tue, 18 Aug 2015 15:11:03 GMT 

Content-Length: 6821

Content-Type: text/html

[The object/file that was requested]

响应消息以状态行开始，后跟多个标题，再后跟一个空白行，如果请求了资源则以资源结尾。

状态行由HTTP 版本号和状态码组成。状态码有几种类型。你熟悉那些烦人的 吗404 Not Found？

嗯，这是一个 HTTP 状态代码！以下是基本列表及其含义：

1. 200 OK：请求成功，结果附加在响应消息中。

2. 404 文件未找到：请求的对象在服务器上不存在。

3. 400 错误请求：通用错误代码，表示请求的格式服务器无法理解。

4. 500 HTTP 内部服务器错误：由于服务器遇到一些意外错误，请求无法完成。

5. 505 HTTP 版本不受支持：服务器不支持所请求的 HTTP 版本。

接下来，浏览器接收响应，对其进行解释，并向用户显示相应的内容。例如，如果返回的是 HTML 页面，浏览器会对其进行解释并显示相应的内容。

然而，如今大多数网站并非由简单的 HTML 构成。这种情况过于简化，实际发生的情况非常罕见。现实世界中的网站通常包含其他资源，例如图像，这些资源是通过后续的 HTTP 请求从服务器请求的。

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