老梗 - 浏览器按回车后发生了什么

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想起了一个老问题：浏览器按下回车的时候，后续流程是怎么变化的。
这个问题非常精妙，基本上把网络问题一次打包了。
对相关知识面了解越多的人，能说的内容也越多。越资深的人，能说的时间也越长。
我对网络也一直感兴趣，索性这次就做了大图，越做就盘子越大耗时越多，每个点都可以延伸一个举足轻重的行业。

浏览器按下回车键后，发生了太多太多事情，我文字理下图中写不下的重点，详细看下面大图。大图下载地址

DNS

  1. 重点是时机。DNS 查询是为了域名和 IP 映射，所以它的时机非常非常靠前，是所有网络活动的第一步。
  2. 发挥大作用的是负载均衡。
  3. 误解最大的是根 DNS。有镜像 DNS 在，不要拿封锁大陆域名后会怎么怎么样来做文章，技术同学说这话是要丢人的。如果这么做，我能想到的最大影响就是：大陆主动拒绝外界网络，外界都不愿意打开大陆访问，其实都是自由的选择。
  4. httpDNS 可以解决 DNS 污染和劫持问题，还有运营商偷懒导致的跨网非最近节点不准确问题，加快域名和 ip 的映射。一般只用在移动端，技术方案是 hook gethostbyname api 这个环节。别想着请求前把域名换成 ip，坑很多，尤其是 TLS 证书验证的时候。

Socket 套接字

  1. 网络通信的基石，只要是网络通信，这就是绕不开的大山，这就是中流砥柱。
  2. socket 的核心在于 socket 描述符和发送接收缓冲区。发送接收缓冲区不是 socket 特有的，是计算机基础的一部分，我们使用终端的时候，输入指令和参数的时候都在使用这套缓冲区。
  3. 大名鼎鼎的三次握手就在 socket 建联的时候发生的。成也萧何败也萧何，因为 socket 是内嵌计算机的底层服务，也包括 TCP。所以即使三次握手已经拖慢了互联网这么多年，但依旧无法做升级。Quic 的出现就是忍不了 socket tcp 的队头阻塞而破釜沉舟的东西。
  4. socket tcp 的详细过程，可查阅之前文章：TCP 数据传输过程分析
  5. 谈 socket 离不开端口，谈端口离不开进程。可查阅之前文章：Shell 和进程 - 两种进程创建方式
  6. socket 本身可查阅之前文章：IM 和 Socket 的关系及 Heart 的必要性

用户网络

  1. 基站的圆形辐射覆盖范围有限，做火车的时候就是在频繁的更换基站。尤其偏远的地方，在火车周边每隔一段距离就有一个基站。基站应该是中国铺的最广的民用基建了，这也是运营商升级缓慢的原因，成本很大。
  2. 国内 sim 卡，在国外有的能上 twitter 有的不能上，是虚拟隧道的那一端到底在国内还是国外的原因。
  3. 疫情期间能知道哪些人经过了什么地方，就是因为基站的背后就是路由器和互联网，手机到哪就知道人到哪了。我疫情初期听过这么一个案例：一个人黄码了，然后他是内部工作人员，就去删了自己手机号的行程数据，黄码就立刻变绿码了。3 年过去了，现在健康码的操作权限还是很大，不仅可以手动删数据，还可以手动加数据，可以指定哪些人展示什么码。

七层五层网络协议

  1. 网络通信的基石，和 Socket 一样是中流砥柱。不过 socket 那一层需要复杂的编码，这一层只能躺着使用，可以窥看它的实现，有不爽的地方也无能为力。
  2. 会话层的 TLS 是 HTTP 和 HTTPS 的差异，这一块集中了密码学的知识。TLS 的耗时是非常可观的，要想躺着减小耗时，就尽快升级到 TLS1.3。其次，尽快用 ECDHE 代替 RSA，ECDHE 减小了签名大小、解密时间，还支持抢跑。
  3. 传输层的 TCP 详细过程，可查阅之前文章：TCP 数据传输过程分析
  4. 这里有两个重要的 case，就是 MTU 和 MSS。传输层的 MSS 会拆包，叫分段，IP 层的 MTU 也会拆包，叫分片。当包在网线传输的时候，其他的路由器属于三层设备，可以将包解到第三层即 IP 层，这个时候也就拿到了 MTU 范围内的全部包数据，如果包数据不符合当前路由器的 MTU 大小设置，可以将包抛弃，或者拆成更小的包后继续传给服务器，服务器会根据编号进行重组 (分片重组)。包里面可以设置一个参数，当路由器 MTU 过小需要拆包的时候，不允许拆包，强制直接丢弃。因为 IP 层面的拆包，是风险很大的，这个时候包里面没有了传输层的头部，有可能会服务器侧各种拦截。
  5. MAC 层会通过 ARP 拿到下一跳的路由器或者主机的 MAC 地址。MAC 地址并不是电脑本身的一部分，而是网卡的一部分。在电脑主机启动后，网卡驱动会对网卡进行初始化，这个时候网卡有一片 ROM 区域会被驱动配置。后续拿的 mac 地址，其实就是从网卡的这个 rom 区域拿的。
  6. UDP 和 TCP 的根本差异，不在于稳定性和使用方式，而在于包大小。如果每个包都很小，那么 UDP 要比 TCP 传输的更高效。只是有些包比较大，UDP 传输的话，一个包丢了就得全部重传。TCP 可以通过稳定的复杂机制来保障快速重传。比如 DNS 查询，就是通过 UDP 来发包的。DNS 查询很重要，为什么没有使用 TCP 的稳定通道？就是所有数据就一个包大小，丢了就丢了，没有回执就是丢了嘛，那就再重传一下。

NAT 路由

  1. 核心啊，能上网就靠它了。大图里面详细说了 NAT 的流程，包括 MAC 层 MAC 地址与 网络层 IP 地址的变化，以及 NAT 映射表和端到端隧道穿越的实现。

浏览器渲染

  1. 这里重点说了 V8 对 javascript 支持。详细可查阅之前文章：Shell 和进程 - 解释编译混合型语言
  2. 图片渲染部分，以及如何实现渐进式图片，可查阅之前文章：文件存储差异 - 编码

CDN 加速

  1. 和 DNS 一样，CDN 负载均衡服务器非常有用处。
  2. 要提高加速的命中率。即预推要及时，减少回流的概率。
  3. 缓存策略要控制好。可以通过 HTTP head 在客户端和服务端同时做缓存。

大图来了

浏览器回车后