计算机网络 HTTP

概念

Web 基础

• HTTP （HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）。
• WWW （World Wide Web）的三种技术：HTML、HTTP、URL。
• RFC（Request for Comments，征求意见书），互联网的设计文档。

URL

• URL（Uniform Resource Indentifier，统一资源表示符）。
• URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）。
• URN（Uniform Resource Name，统一资源名称），例如 urn:isbn:0-486-27557-4 。

URL 包含 URL 和 URN，目前 WEB 只有 URL 比较流行，所以见到的基本都是 URL。

请求响应报文

请求报文

响应报文

HTTP 方法

客户端发送的 请求报文 第一行为请求行，包含了方法字段。

GET

获取资源

当前网络请求中，绝大部分使用的是 GET 方法。

POST

传输实体主体

POST 主要目的不是获取资源，而是传输存储在内容实体中的数据。
GET 和 POST 的请求都能使用而外的参数，但是 GET 的参数是以查询字段出现在 URL 中，而 POST 的参数存储在内容实体。

GET /test/demo_form.asp?name1=value1&name2=value2 HTTP/1.1

POST /test/demo_form.asp HTTP/1.1
Host: w3schools.com
name1=value1&name2=value2

HEAD

获取报文首部

和 GET 方法一样，但是不返回报文实体主体部分。
主要用于确认 URL 的有效性以及资源更新的日期时间等。

PUT

上传文件

由于自身不带验证机制，任何人都可以上传文件，因此存在安全性问题，一般不使用该方法。

PUT /new.html HTTP/1.1
Host: example.com
Content-type: text/html
Content-length: 16
<p>New File</p>

PATCH

对资源进行部分修改

PUT 也可以用于修改资源，但是只能完全替代原始资源，PATCH 允许部分修改。

PATCH /file.txt HTTP/1.1
Host: www.example.com
Content-Type: application/example
If-Match: "e0023aa4e"
Content-Length: 100
[description of changes]

DELETE

删除文件

与 PUT 功能相反，并且同样不带验证机制。

DELETE /file.html HTTP/1.1

OPTIONS

查询支持的方法

查询指定的 URL 能够支持的方法。
会返回 Allow: GET, POST, HEAD, OPTIONS 这样的内容。

CONNECT

要求用隧道协议连接代理

要求在于代理服务器通信时建立隧道，使用 SSL（Secure Sokets Layer，安全套接字）和 TLS（Transport Layer Security，传输层安全）协议把通信内容加密后经网络隧道传输。

CONNECT www.example.com:443 HTTP/1.1

TRACE

追踪路径

服务器会将通信路径返回给客户端。

发送请求时，在 Max-Forwards 首部字段中填入数值，每经过一个服务器就会减 1，当数值为 0 时就停止传输。

通常不会使用 TRACE，并且它容易受到 XST 攻击（Cross-Site Tracing，跨站追踪），因此更不会去使用它。

HTTP 状态码

服务器返回的 响应报文 中第一行为状态行，包含了状态码以及原因短语，用来告知客户端请求的结果。

状态码	类别	原因短语
1XX	Informational（信息性状态码）	接收的请求正在处理
2XX	Success（成功状态码）	请求正常处理完毕
3XX	Redirection（重定向状态码）	需要进行附加操作以完成请求
4XX	Client Error（客户端错误状态码）	服务器无法处理请求
5XX	Server Error（服务器错误状态码）	服务器处理请求出错

2XX 成功

• 200 OK
• 204 No Content ：请求已经成功处理，但是返回的响应报文不包含实体的主体部分。一般在只需要从客户端往服务器发送信息，而不需要返回数据时使用。
• 206 Partial Content ：表示客户端进行了范围请求。响应报文包含由 Content-Range 指定范围的实体内容。

3XX 重定向

• 301 Moved Permanently ：永久性重定向
• 302 Found ：临时性重定向
• 303 See Other ：和 302 有着相同的功能，但是 303 明确要求客户端应该采用 GET 方法获取资源。
• 注：虽然 HTTP 协议规定 301、302 状态下重定向时不允许把 POST 方法改成 GET 方法，但是大多数浏览器都会在 301、302 和 303 状态下的重定向把 POST 方法改成 GET 方法。
• 304 Not Modified ：如果请求报文首部包含一些条件，例如：If-Match，If-ModifiedSince，If-None-Match，If-Range，If-Unmodified-Since，如果不满足条件，则服务器会返回 304 状态码。
• 307 Temporary Redirect：临时重定向，与 302 的含义类似，但是 307 要求浏览器不会把重定向请求的 POST 方法改成 GET 方法。

4XX 客户端错误

• 400 Bad Request ：请求报文中存在语法错误。
• 401 Unauthorized ：该状态码表示发送的请求需要有认证信息（BASIC 认证、DIGEST 认证）。如果之前已进行过一次请求，则表示用户认证失败。
• 403 Forbidden ：请求被拒绝，服务器端没有必要给出拒绝的详细理由。
• 404 Not Found

5XX 服务器错误

• 500 Internal Server Error ：服务器正在执行请求时发生错误。
• 503 Service Unavilable ：服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护，现在无法处理请求。

HTTP 首部

有 4 中类型首部字段：通用首部字段、请求首部字段、响应首部字段和实体首部字段。

通用首部字段

首部字段名	说明
Cache-Control	控制缓存行为
Connection	控制不再转发给代理的首部字段、管理持久连接
Date	创建报文的日期时间
Pragma	报文指令
Trailer	报文末端的首部一览
Transfer-Encoding	指定报文主体的传输编码方式
Upgrade	升级为其他协议
Via	代理服务器的相关信息
Warning	错误通知

请求首部字段

首部字段名	说明
Accept	用户代理可处理的媒体类型
Accept-Charset	优先的字符集
Accept-Encoding	优先的内容编码
Accept-Language	优先的语言（自然语言）
Authorization	Web 认证信息
Expect	期待服务器的特定行为
From	用户的电子邮箱地址
Host	请求资源所在服务器
If-Match	比较实体标记（ETag）
If-Modified-Since	比较资源的更新时间
If-None-Match	比较实体标记（与 If-Match 相反）
If-Range	资源未更新时发送实体 Byte 的范围请求
If-Unmodified-Since	比较资源的更新时间（与 If-Modified-Since 相反）
Max-Forwards	最大传输逐跳数
Proxy-Authorization	代理服务器要求客户端的认证信息
Range	实体的字节范围请求
Referer	对请求中 URI 的原始获取方
TE	传输编码的优先级
User-Agent	HTTP 客户端程序的信息

响应首部字段

首部字段名	说明
Accept-Ranges	是否接受字节范围请求
Age	推算资源创建经过时间
ETag	是资源的匹配信息
Location	令客户端重定向至指定 URI
Proxy-Authenticate	代理服务器对客户端的认证信息
Retry-After	对再次发起请求的时机要求
Server	HTTP 服务器的安装信息
Vary	代理服务器缓存的管理信息
WWW-Authenticate	服务器对客户端的认证信息

实体首部字段

首部字段名	说明
Allow	资源可支持的 HTTP 方法
Content-Encoding	实体主体适用的编码方式
Content-Language	实体主体的自然语言
Content-Length	实体主体的大小
Content-Location	替代对应资源的 URI
Content-MD5	实体主体的报文摘要
Content-Range	实体主体的位置范围
Content-Type	实体主体的媒体类型
Expires	实体主体过期的日期时间
Last-Modified	资源的最后修改日期时间

Cookie

HTTP 协议是无状态的，主要是为了让 HTTP 协议尽可能简单，是它能够处理更大的事务。HTTP/1.1 引入 Cookie 来保存状态信息。

Cookie 是服务器发送给客户端的数据，该数据会被保存在浏览器中，并且客户端的下次请求保存会包含该数据。通过 Cookie 可以让服务器知道两个请求是否来自同一个客户端，从而实现保持登录状态等功能。

创建过程

服务器发送的响应报文包含 set-Cookie 字段，客户端得到响应报文后把 Cookie 内容保存到浏览器中。

HTTP/1.0 200 OK
Content-type: text/html
Set-Cookie: yummy_cookie=choco
Set-Cookie: tasty_cookie=strawberry
[page content]

客户端之后发送请求时，会从浏览器中读出 Cookie 值，在请求报文中包含 Cookie 字段。

GET /sample_page.html HTTP/1.1
Host: www.example.org
Cookie: yummy_cookie=choco; tasty_cookie=strawberry

Set-Cookie

属性	说明
NAME=VALUE	赋予 Cookie 的名称和其值（必需项）
expires=DATE	Cookie 的有效期（若不明确指定则默认为浏览器关闭前为止）
path=PATH	将服务器上的文件目录作为 Cookie 的适用对象（若不指定则默认为文档所在的文件目录）
domain=域名	作为 Cookie 适用对象的域名（若不指定则默认为创建 Cookie 的服务器的域名）
Secure	仅在 HTTPs 安全通信时才会发送 Cookie
HttpOnly	加以限制，使 Cookie 不能被 JavaScript 脚本访问

Session 和 Cookie 区别

Session 是服务器用来跟踪用户的一种手段，每个 Session 都有一个唯一标识：Session ID。当服务器创建一个 Session 时，给客户端发送的响应报文包含 Set-Cookie 字段，其中有个名为 sid 的键值对，这个键值对就是 Session ID 。客户端接收到后就把 Cookie 保存在浏览器中，并且之后发送的请求报文都包含 Session ID 。HTTP 就是通过 Session 和 Cookie 两种方式一起合作来实现跟踪用户状态的，Session 用于服务器端，Cookie 用于客户端。

浏览器禁用 Cookie 的情况

会使用 URL 重写技术，在 URL 后面加上 sid=xxx 。

使用 Cookie 实现用户名和密码的自动填写

网站脚本会自动从保存在浏览器中的 Cookie 读取用户名和密码，从而实现自动填写。

缓存

优点：

• 降低服务器的负担
• 提高响应速度（缓存资源比服务器上的资源离客户端更近）

实现方法：

• 让代理服务器进行
• 让客户端浏览器缓存

Cache-Control 字段

HTTP 通过 Cache-Control 首部字段来控制缓存。

Cache-Control: private, max-age=0, no-cache

no-cache 指令

该指令出现在请求报文的 Cache-Control 字段中，表示缓存服务器需要先向原服务器验证缓存资源是否过期；

该指令出现在响应报文的 Cache-Control 字段中，表示缓存服务器在进行缓存之前需要先验证缓存资源的有效性。

no-store 指令

该指令表示缓存服务器不能对请求或响应的任何一部分进行缓存。

no-cache 不表示不缓存，而是缓存之前需要先进行验证，no-store 才是不进行缓存。

max-age 指令

该指令出现在请求报文的 Cache-Control 字段中，如果缓存资源的缓存时间小于该指令指定的时间，那么就能接受该缓存。

该指令出现在响应报文的 Cache-Control 字段中，表示缓存资源在缓存服务器中保存的时间。

Expires 字段也可以用于告知缓存服务器该资源什么时候会过期。在 HTTP/1.1 中，会优先处理 Cache-Control : max-age 指令；而在 HTTP/1.0 中，Cache-Control : max-age 指令会被忽略掉。

持久连接

当浏览器访问一个包含多张图片的 HTML 页面时，除了请求访问 HTML 页面资源，还会请求图片资源，如果每进行一次 HTTP 通信就要断开一次 TCP 连接，连接建立和断开的开销会很大。持久连接只需要建立一次 TCP 连接就能进行多次 HTTP 通信。

持久连接需要使用 Connection 首部字段进行管理。HTTP/1.1 开始 HTTP 默认是持久化连接的，如果要断开 TCP 连接，需要由客户端或者服务器端提出断开，使用 Connection : close；而在 HTTP/1.1 之前默认是非持久化连接的，如果要维持持续连接，需要使用 Connection : Keep-Alive。

管线化方式 可以同时发送多个请求和响应，而不需要发送一个请求然后等待响应之后再发下一个请求。

通信数据转发

代理

代理服务器接受客户端的请求，并且转发给其它服务器。

使用代理的主要目的是：缓存、网络访问控制以及访问日志记录。

代理服务器分为正向代理和反向代理两种，用户察觉得到正向代理的存在，而反向代理一般位于内部网络中，用户察觉不到。

网关

与代理服务器不同的是，网关服务器会将 HTTP 转化为其它协议进行通信，从而请求其它非 HTTP 服务器的服务。

隧道

使用 SSL 等加密手段，为客户端和服务器之间建立一条安全的通信线路。

版本比较

HTTP/1.0 与 HTTP/1.1 的区别

• http/1.1使用的是长连接 而http1.0使用的是短连接。
• http/1.1在消息中增加了版本号, 用于扩展兼容。
• http/1.1的缓存机制更加的灵活。
• http/1.1对带宽进行了优化。
• http/1.0只定义了16个状态响应码,而http/1.1定义了24个状态码。
• http/1.0中1个服务器只能绑定一个地址,而http/1.1中1个服务器可以存在多个虚拟主机共享同一个IP地址,因为请求和响应都支持Host头域。

HTTP/1.1 与 HTTP/2.0 的区别

多路复用

HTTP/2.0 使用多路复用技术，使用同一个 TCP 连接来处理多个请求。

首部压缩

HTTP/1.1 的首部带有大量信息，而且每次都要重复发送。HTTP/2.0 要求通讯双方各自缓存一份首部字段表，从而避免了重复传输。

服务端推送

在客户端请求一个资源时，会把相关的资源一起发送给客户端，客户端就不需要再次发起请求了。例如客户端请求 index.html 页面，服务端就把 index.js 一起发给客户端。

二进制格式

HTTP/1.1 的解析是基于文本的，而 HTTP/2.0 采用二进制格式。