ユーザーがアドレスバーにgoogle.comと入力するとどうなりますか？ パート1

githubからの資料の最初の部分の翻訳では、インターネットについて詳しく説明しています。ユーザーがアドレスバーにgoogle.comと入力するとどうなりますか？

入力ボタンは元の位置に戻ります。

カウントを開始するには、「Enter」ボタンが押された瞬間を選択します。 この時点で、このボタンを担当する回路が閉じます。 キーボードの論理回路に小さな電流が流れます。 すべてのスイッチの状態をスキャンし、浮遊電気パルスを抑制し、キーストロークをキーコード13に変換します。コントローラーはコードをエンコードしてコンピューターに送信します。 現在、これはほとんど常にUSBまたはBluetooth経由で、PS / 2またはADBがプロセスに参加する前に行われます。

USBの場合

キーボードのUSBには、コンピューターのUSBホストコントローラーの最初のピンで5Vの電圧が供給されます。 キーコードは、キーボードメモリの「エンドポイント」レジスタに保存されます。 10ミリ秒ごとに、USBコントローラはこのレジスタからデータを要求します。 そこで彼は保存されたコードを取得します。 コードはUSB SIE（シリアルインターフェイスエンジン）に転送され、低レベルUSBプロトコルの1つ以上のパケットに変換されます。 HID（Human Interface Device）は低速デバイスと見なされるため、パケットは差動電気信号を介してD +およびD-ピンを介して最大速度1.5 Mb / sで送信されます。



シリアル信号はコントローラーでデコードされ、キーボードHIDドライバーによって解釈されます。 コードの値は、オペレーティングシステムのアイロンの抽象化レイヤーに渡されます。

仮想キーボード（タッチスクリーン）の場合

ユーザーが容量性スクリーンに指を置くと、ユーザーと指の間に小さな電流が流れます。 これにより、導電層の静電界内の回路が閉じられ、画面のこのポイントで電圧降下が発生します。 スクリーンコントローラーは割り込みを発生させ、押した座標を報告します。



モバイルOSは、GUI要素（この場合は仮想キーボードのキー）の1つをクリックすると、現在のアプリケーションにメッセージを送信します。 キーボードは割り込みを発生させて、OSでのキーの押下に関するメッセージを送信します。

中断（USBキーボードではない）

キーボードは、割り込み要求（IRQ）を送信します。これは、割り込みコントローラーが割り込みベクトルにマップするものです。 CPUは、IDT割り込み記述子テーブルを使用して、カーネルが提供する割り込みハンドラー関数にベクトルをマップします。 割り込みが到着すると、CPUは目的のハンドラーを開始します。 だから私たちは核心に到達します。

（Windows）WM_KEYDOWNメッセージがアプリケーションに送信されます

HIDはクリックイベントをKBDHID.sysドライバーに渡し、それがスキャンイベントに変換します。 この例では、VK_RETURN（0x0D）と等しくなります。 このドライバーは、KBDCLASS.sysドライバーと通信します。 後者は、キーボード入力を安全な方法で処理する責任があります。 Win32K.sysを呼び出します（異なるキーボードフィルターを介してメッセージを送信した後）。 これはカーネルモードで発生します。



Win32K.sysは、GetForegroundWindow（）APIを介してアクティブなウィンドウを認識します。 このAPIは、ブラウザの入力行のハンドルを提供します。 次に、WindowsメッセージングシステムはSendMessage（hWnd、WM_KEYDOWN、VK_RETURN、lParam）を呼び出します。 lParam-押すことに関する追加情報を含むビットマスク-繰り返し、スキャンコード、追加のキーが押されたかどうかなど



SendMessage APIは、指定されたウィンドウハンドル（hWnd）のメッセージをキューに入れます。 その後、WindowProcのメッセージ処理関数がキューを処理するために呼び出されます。



アクティブなhWndウィンドウは編集ウィンドウです。この場合、WindowProcにはWM_KEYDOWNのメッセージハンドラがあります。 コードVK_RETURNが渡されたため、ユーザーがEnterキーを押したことを知っています。

（OS X）アプリケーションに渡されるKeyDown NSEvent

割り込み信号は、I / O Kitドライバーでイベントをトリガーします。 信号をキーコードに変換し、WindowServerプロセスに渡します。 彼は、Machポートを介してアクティブなアプリケーションのイベントを作成します。 これらのアプリケーションのイベントはキューに入れられます。 これらは、mach_ipc_dispatch関数を使用して適切なアクセスレベルを持つスレッドによってそこから読み取られます。 これはほとんどの場合、NSEvent / NSEventType KeyDownを使用してメインNSApplicationループで実行されます。

（GNU / Linux）Xorgサーバーはコードを追跡します

Xグラフィックサーバーを使用する場合、evdevドライバーを使用してコードを取得します。 既存の規則に従って、キーコードはスキャンコードに変換されます。 その後、シンボルはウィンドウマネージャ（DWM、metacity、i3など）に転送され、ウィンドウマネージャはシンボルをフォーカスされているウィンドウに渡します。 グラフィカルウィンドウAPIはシンボルを受け取り、フォーカスが置かれているウィンドウに対応するシンボルを表示します。

URL解析

ブラウザには、URL（Uniform Resource Locator）からの次の情報が含まれています。

HTTPプロトコル-「ハイパーテキスト転送プロトコル」を使用します

リソース「/」-メインページをリクエスト

これはURLですか、それとも検索クエリですか？

プロトコルが指定されておらず、文字列が有効なドメイン名ではない場合、ブラウザはこのテキストをデフォルトの検索エンジンに渡します。

HSTSリストを確認

ブラウザは、HSTS（HTTP Strict Transport Security）リストをチェックします。 これは、HTTPS経由でのみアクセスする必要があるサイトのリストです。 サイトがリストされている場合、ブラウザはHTTPS経由でリクエストを送信します。 それ以外の場合、HTTP経由。



ASCIIテーブルに関連しないサーバー名の文字を変換します。



ブラウザは、範囲a〜z、A〜Z、0〜9、-から文字があるかどうかを確認します。

google.comがあるので、そのようなキャラクターはありません。 それ以外の場合、Punycodeシステムを使用したエンコードがサーバー名に適用されます。

DNSクエリ

ブラウザは、ドメインがキャッシュにあるかどうかを確認します。 そうでない場合、gethostbynameライブラリー関数が呼び出されます（OSに依存）。 ローカルホストファイルの情報に基づいて、サーバーアドレスが名前で見つかるかどうかを確認します。 これで解決しない場合は、ネットワーク設定で指定されているDNSサーバーに対して要求が行われます。 これは、ローカルルーターまたはプロバイダーのDNSサーバーです。 DNSサーバーが同じサブネット上にある場合、ライブラリはサーバーでARPを実行します。 それ以外の場合、要求は標準ゲートウェイのIPアドレスに送信されます。

ARP（アドレス解決プロトコル）

ARPブロードキャスト要求を送信するには、ネットワークスタックが受信者のIPアドレスと、これに使用されるインターフェイスのMACアドレスを知っている必要があります。



まず、ARPキャッシュで受信者のIPが確認されます。 キャッシュにある場合、結果は「recipient IP = MAC」で返されます。



キャッシュにない場合、ルーティングテーブルがスキャンされ、ローカルサブネットのいずれかにIPアドレスが存在するかどうかが確認されます。 存在する場合、このサブネットに割り当てられたインターフェースが使用されます。 そうでない場合、ライブラリはプライマリゲートウェイのサブネットインターフェイスを使用します。 次に、選択したインターフェイスのMACアドレスが検索され、レイヤー2 ARP要求が送信されます。

Sender MAC: interface:mac:address:here Sender IP: interface.ip.goes.here Target MAC: FF:FF:FF:FF:FF:FF (Broadcast) Target IP: target.ip.goes.here
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

コンピューターがルーターに直接接続されている場合、ルーターはARP応答を返します。 接続がハブを経由する場合、すべてのポートに要求を送信します。 そこにルーターがあれば、彼は答えます。 接続がスイッチを経由している場合、CAM / MACテーブルから、どのポートに目的のMACアドレスがあるかが判別されます。 そうでない場合、すべてのポートにリクエストを配信します。 そして、もしそうなら、それは要求されたMACがあるポートにリクエストを送信します。



返信ARP返信：

 Sender MAC: target:mac:address:here Sender IP: target.ip.goes.here Target MAC: interface:mac:address:here Target IP: interface.ip.goes.here
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これで、ライブラリにはDNSサーバーまたはメインゲートウェイのIPアドレスが設定されました。 ドメイン認識のプロセスを続行できます。 ポート53が開き、UDP要求がサーバーに送信されます（要求が大きい場合、TCPが使用されます）。 DNSサーバーから情報がない場合は、再帰検索が要求され、SOAに到達して目的の回答が見つかるまでDNSサーバーのリストを調べます。

オープニングソケット

ブラウザーは宛先サーバーのIPアドレスを受信すると、ポート（デフォルトのHTTPポートはHTTPS 443の場合は80）を使用して、ソケット関数を呼び出すパラメーターとして使用し、TCPソケットストリーム（AF_INETおよびSOCK_STREAM）を要求します。



最初に、この要求はトランスポート層に渡され、そこでTCPセグメントが作成されます。 宛先ポートがヘッダーに追加され、ソースポートがカーネルポートのリストから動的に選択されます（Linuxでは、これはip_local_port_rangeです）。



セグメントはネットワーク層に送信され、そこで宛先サーバーのIPアドレスとコンピューターのIPアドレスを含むIPヘッダーが追加されます。 次に、パケットはリンク層に入ります。 フレームヘッダーが追加されます。フレームヘッダーには、コンピューターとゲートウェイ（ローカルルーター）のMACアドレスが含まれています。 ゲートウェイのMACアドレスがカーネルに知られていない場合、ゲートウェイを見つけるためにARPブロードキャストが送信されます。 これで、パッケージをイーサネット、WiFi、またはモバイル経由で送信する準備が整いました。



ほとんどの場合、コンピューターからのパケットはローカルエリアネットワークを通過し、モデム（変調器/復調器）に送られ、そこでデジタル信号からアナログ信号に変換されます。 このような信号は、電話、ケーブル、またはワイヤレス接続で送信できます。 受信側のモデムはそれをデジタル形式に変換し、そこから次のネットワークノードに到達し、そこで送信者と受信者のアドレスがさらに分析されます。



パケットがイーサネットまたは光学系を介してすぐに送信された後、デジタルのままで次のネットワークノードに到達する場合があります。 最終的に、信号はローカルサブネットルーターに到達します。 そこから、境界ルーターAS、他のASを通過し、宛先サーバーに到達します。 途中の各ルーターは、宛先IPアドレスを取得し、パケットをネクストホップに渡します。 この場合、パケットのTTLは1つ減少します。 パケットは、ゼロに到達した場合、または現在のルーターのキュースペースがなくなった場合に破棄されます。 パケットの送受信は、TCP接続の一部として複数回発生します。



最初に、クライアントは初期シーケンス番号（ISN）を選択してサーバーにパケットを送信し、SYNビットを設定してISNであることを明確にします。



サーバーがSYNを受信して​​気分が良い場合、ISNを選択し、パケットにISNが含まれていることを示すようにSYNを設定し、ACKフィールドにクライアントISN + 1をコピーし、ACKフラグを追加して最初のパケットの受信を確認します。



クライアントは、ISNが増加し、送信者のISNが増加し、ACKフィールドが設定されているパケットを送信することにより、接続を確認します。



データは次のように送信されます。一方がNバイトを送信すると、この数だけSEQが増加します。 相手側がパケット（またはチェーン）の受信を確認すると、ACKパケットを送信します。ACK値は、相手側から受信した最後のシーケンスと等しくなります。



接続を閉じるために、閉じる側がFINパケットを送信し、もう一方がパケットの受信を確認してFINを送信し、最初に受信を確認します。