浏览器工作原理与实践(二)

前言

在衡量 Web 页面性能的时候有个重要的指标-- FP(First Paint 首次绘制)。

FP 是指从页面加载到首次开始绘制的时长,这个指标直接影响了用户的跳出率。

首屏加载优化、性能优化

那什么能够影响 FP 呢?一个重要因素是网络加载速度。

想要优化页面的网络加载速度,就要了解网络知识。

本文将会重点介绍在 Web 世界中 TCP/IP 是如何工作的。

在网络中,一个文件通常会被拆分为很多数据包来进行传输,而数据包在传输过程中又有很大概率丢失或者出错,那么如何保证页面文件能被完整地送达浏览器呢?

如何保证页面文件能被完整送达浏览器

一个数据包的旅程

数据包如何送达主机

主机如何将数据包转交给应用

数据是如何被完整地送达应用程序

互联网中的数据是通过数据包来传输的。如果发送的数据很大,那么该数据就会被拆分为很 多小数据包来传输。比如你现在听的音频数据,是拆分成一个个小的数据包来传输的,并不 是一个大的文件一次传输过来的。

IP 把数据包送达目的主机

如何找到对应IP--DNS

互联网是若干个计算机组成的信息网。

计算机在互联网上的地址就是IP地址。访问任何网站,实际上只是你的计算机向另一台计算机请求信息。

类比卖家给买家发快递。

IPv4、IPv6 区别

假设要把一个数据包从主机 A 发给主机 B 。

在传输之前,数据包会附加上 A 和 B 的 IP 信息。

附加 B 的 IP 信息,是为了数据包在传输过程中能正确寻址

附加 A 的 IP 信息,是为了主机 B 能给 A 回复信息。

这些附加的信息会被装进一个叫 IP 头的数据结构中。

IP 头是 IP 数据包开头的信息,包含 IP 版本、源 IP 地址、目标 IP 地址、生存时间等信息。

图示:

把数据包送达应用程序

IP 只负责把数据包传送到对方电脑,但对方电脑并不知道交给哪个程序使用。

因此,还需要解决主机--主机上应用程序之间的传递问题。

因此在 IP 之上,还有传输层的 TCP(传输控制协议)/UDP(用户数据包协议)

这两个协议中包含一个重要信息--端口号。端口号是一个数组,主机上每个想访问网络的程序都需要绑定一个端口号。

主机之间 通过 IP 地址把数据包发给指定的主机,TCP/UDP 通过其包含的端口号将数据包发送给对应的应用程序。

和 IP 头一样,端口号会被装进 TCP/UDP 头里,TCP/UDP 头再和原始数据包合并组成新的 TCP/UDP 数据包。TCP/UDP 头中除了目标端口号还有源端口号等信息。

TCP 和 UDP 的区别

UDP 把数据包送达应用程序

UDP 的传输过程:

UDP 不保证数据的可靠性,但传输速度很快。所以 UDP 会应用在一些关注速度、但对数据完整性要求不严格的领域,比如:在线视频、直播、互动游戏。

TCP 把数据完整地送达应用程序

对于浏览器请求、邮件传输这类对数据传输可靠性有要求的应用,如果使用 UDP 来传输会存在两个问题:

  • 数据包在传输过程中容易丢失。
  • 大文件会被拆分成小的数据包,这些小的数据包经过不同的路由,并在不同的时间内到达接收端,而 UDP 并不知道如何组装这些数据包,无法将数据包还原成完整的文件。

而 TCP 能够解决这些问题。

TCP 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。相较于 UDP,TCP 有下面两个特点:

  • 对于数据包丢失的问题,TCP提供重传机制
  • TCP 引入了数据包排序机制,用来将乱序的数据组合成完整的文件。

TCP 的传输过程:

TCP 连接过程:建立连接、传输数据、断开连接

三次握手、四次挥手

TCP 为了保证数据传输的可靠性,牺牲了数据包的传输速度。因为 三次握手 和 数据包校验机制 等把传输过程中的数据包的数据量提高了一倍。

如何复用 TCP 连接

总结

IP 负责把数据包送达目的主机。

UDP 负责把数据包送达具体应用。

而 TCP 保证了数据完整地传输,它的连接可分为三个阶段:建立连接、传输数据和断开 连接。

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