在浏览器地址栏中输入一个URL或点击一个超链接后都发生了什么

当用户在主机A的浏览器中地址栏输入一个URL或在网页中点击一个超链接后，会发生一系列我们看不到操作，然后把网页内容呈现给用户。过程图如下：

 

图片参考https://blog.youkuaiyun.com/qq_24028753/article/details/75100484

在这里，我把它分为如下四大步骤：

第一步：DNS服务器首先对该链接进行域名解析，将域名转换为IP地址。

域名解析过程用到的传输协议是UDP，查询方式分为递归查询和迭代查询。两种查询的访问顺序：本地域名服务器---根域名服务器---顶级域名服务器---权限域名服务器

主机A向本地DNS的查询一般都采用递归查询。递归查询过程：如果主机A在本地域名服务器中查询不到IP地址，那么本地DNS就以DNS客户的身份代替主机A在根域名服务器中查询IP（本质上是DNS客户向根域名服务器发送查询请求，根域名服务器提供查询服务，返回查询结果。其中的根域名服务器是最高层次的域名服务器，所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址），如果查不到，根域名服务器再在顶级域名服务器中查询，就这样一层一层的向下查询，直到查询到域名对应的IP地址，再原路返回结果，否则就报错。这种传递性查询就称为递归查询。

DNS服务器之间的交互查询一般都采用迭代查询。在迭代查询过程中，主机A向本地域名服务器进行递归查询，如果在本地域名服务器查询不到IP地址，本地域名采用迭代查询，再向根域名发送查询请求，根域名服务器不会替主机A去查询，而是告诉主机A的本地域名服务器顶级域名服务器的IP地址，然后主机A的本地域名服务器再访问顶级域名服务器，发送查询请求，反复查询，直到在某台服务器中查询对应的IP地址后，该服务器将结果返回给主机A的本地域名服务器，然后本地域名服务器再将结果返回给主机A。这种不断向主机A的本地域名服务器返回IP地址的查询称为迭代查询。

经过上述查询之后，主机A将查到的目的IP地址封装到报文首部，数据传输任务就交给传输层。

第二步：进行TCP三次握手，建立TCP连接。

主机A的浏览器有了要访问的服务器的IP地址后，接着通过IP地址+端口号和服务器B进行TCP的三次握手，建立连接。

首先A将TCP报文段首部的SYN置为1，选择一个初始序列号seq=x（TCP规定，SYN报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号），然后主机向服务器发出连接请求的报文段，进入SYN-SENT（同步已发送）状态。

然后B收到请求报文段后，做出响应，将ACK置为1，确认号ack=x+1（大写表示状态，小写表示数值），选择自己的一个初始序列号seq=y，然后将该报文段发送给主机（该报文段也不带数据）。

最后A收到B的确认后，需要向B也做出收到响应的确认，将ACK置为1，ack=y+1，seq=x+1。至此TCP连接已建立，A进入ESTABLISJED（已建立连接）状态，B收到确认后也进入ESTABLISJED状态，之后主机A和服务器B之间就可以进行数据传输了。

第三步：进行数据传输。

在传输过程中，主机A的浏览器首先将url地址通过http协议包装成请求报文发送给服务器B（http协议是面向事务的，本身是无连接的，虽然http使用了TCP连接，但通信双方在交换HTTP报文签不需要先建立HTTP连接），而此时，A只知道B的IP地址，可能还不知道B的mac地址，要想把数据传给B，就要用到地址解析协议（ARP，有些书将该协议划分到网络层，因为ARP要用到网络层的IP协议，有些书把它划分到数据链路层，因为它的用途是把IP地址解析成数据链路层的mac地址），ARP解析出mac地址的过程如下：

如果A和B是第一次通信且在同一局域网，那么A就会在本局域网中广播一个ARP包，在ARP包中写入自己的IP地址和mac地址，并告诉局域网中的所有主机我要找XXX（B的IP地址）的mac地址。

局域网中主机收到ARP包后，不是自己的IP地址则选择丢弃，B收到后，会将A的mac地址写入ARP高速缓存器中，并将自己的mac地址写入ARP包单播发送给A。

A收到B发送的ARP包后也将B的mac地址写入自己的ARP高速缓存器中，之后A和B的通信就可以直接在ARP高速缓存器中找对方的mac地址了。

如果A和B不在同一局域网，两个网络由R路由器相连，那么A在自己网络中广播ARP请求，会找到路由器R的mac地址，然后R在B所在的网络中广播ARP请求，找到B的mac地址，之后A和B就可以通过路由器R进行通信了。

通过上述的ARP解析过程得到mac地址后，主机A将mac地址封装在帧首部，发送给B。

服务器B将接收到请求报文通过http协议进行解析，然后将要发送的数据包装成响应报文发送给主机A，主机A收到数据后，浏览器继续进行HTML页面解析，遇到网页中的图片、cs、js、超链接等引用资源时，继续向服务器B发出请求，服务器B收到请求后做出响应（主要是找到链接中相应的资源）将数据分组打包返回给浏览器，如此反复进行，直至数据传输完成。

第四步：四次挥手，关闭数据连接，浏览器将网页进行渲染呈现给用户。

数据传输完成后需要进行四次挥手，断开连接，释放网络资源。

首先主机A将FIN置为1，seq=u（u等于前面传输数据时A传送的最后一个报文段序号+1），向服务器B发送释放连接的报文段，并停止发送数据，A进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。

B收到释放连接的报文段后，将ACK置为1，ack=u+1，seq=v（v等于前面传输数据时B传送的最后一个报文段的序号+1），向A发送确认。这时B进入CLOSE-WAIT状态，TCP连接处于半关闭状态，也就是A已经没有数据要发给B了，但B还可以向A发送数据。A收到B的确认后进入FIN-WAIT-2状态，等待B发出释放连接的报文。

若B也没有数据要传输A了，就使FIN=1，seq=w（在半关闭状态可能又向A发送了一些数据），ACK=1，ack=u+1（必须重复上次已发送过的确认号），向A发送释放连接的报文段。这时B进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待A的确认。

A收到B发送的释放连接报文段后，使ACK=1，ack=w+1，seq=u+1，向B发送确认，然后进入TIME-WAIT状态，此时TCP连接还没有释放掉，必须经过时间等待计时器设置的时间2MSL（Maximum Segment Lifetime 最长报文段寿命）后，A才进入CLOSED状态。

注意：A进入TIME-WAIT状态后必须等待2MSL，是因为A向B发出确认后需要等待B接收，如果B在一个RTO（超时重传时间）内没收到A的确认，就会认为A没收到自己发送的释放连接的报文段，就会进行超时重传，A收到重传的报文段后就知道B没收到自己发送的确认，需要重新向B发送确认。

小结：整个过程中主要用到的协议有：http，DNS（域名解析），UDP（域名解析时会用到），TCP，ARP（将IP地址转换为mac地址），IP协议，NAT（网络地址转换协议，如果是内网访问外网的话会用到）等。

 

三次握手、四次挥手过程可参考https://blog.youkuaiyun.com/changyourmind/article/details/53127100