常用物联网应用层协议（1）——先说HTTP协议

时间：2024-01-27 15:04:21

概念

简介

HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，目前使用最为广泛的是HTTP1.1协议。当然，许多网站已经开始支持HTTP2.0，HTTP2复杂度高于HTTP1.1，我们先从HTTP1.1说起。

HTTP于1990 年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。主要有以下特点：

  • 支持客户/服务器模式
  • ASCII码传输，人能直接读懂
  • 参数灵活
  • *无连接/无状态（仅针对HTTP2以前的版本）

两个重要的网站

1.https://www.ietf.org/rfc/

主要存储RFC标准文档

2.https://zh.wikipedia.org/zh-cn/超文本传输协议

这个地址是关于HTTP的详细介绍

关于RFC

RFC：Request For Comments（RFC），是一系列以编号排定的文件。文件收集了有关互联网相关信息，以及UNIX和互联网社区的软件文件。RFC文件是由Internet Society（ISOC）赞助发行。基本的互联网通信协议都有在RFC文件内详细说明。RFC文件还额外加入许多在标准内的论题，例如对于互联网新开发的协议及发展中所有的记录。因此几乎所有的互联网标准都有收录在RFC文件之中。（来自百度百科）

RFC2026将标准定义位4个阶段：因特网草案、建议标准、草案标准、因特网标准。更多的过程可以看看这些文件：

  • RFC 2223 "Instructions to RFC Authors"。
  • RFC 2026 "The Internet Standards Process -- Revision 3"。

浏览器输入某个网站地址并按下回车后发生了什么

假设我们在浏览器钟输入www.abc.com，这个网站的IP地址是11.22.33.44，当回车按下后计算机将做如下工作：
1.首先检查本地的各种缓存，比如DNS缓存、网站内容缓存等，如果有并且规则表明不需在服务器查找则直接展示内容出来
2.检查本地的hosts配置，如果输入的网站域名在本机有配置则加载本机配置的IP地址，比如我们直接配置了一条hosts如下：

11.22.33.44 www.abc.com

那么计算机将会直接向11.22.33.44这个地址发送数据，而不会做DNS查询。
3.如果本机什么都没有则进行DNS查询，DNS和本机的hosts类似，即传入www.abc.com，然后DNS服务器返回给机器11.22.33.44，这个DNS服务器即我们在TCP/IP里面填写的服务器地址，它使用的是UDP传输。
4.使用IP建立连接，需要记住的是在互联网世界里面只有IP地址才是唯一地址，而网站域名只是一种别名，在连接服务器的过程中也是使用IP地址进行连接。
5.发送客户端请求的数据。
6.接收服务端响应的数据。
当然，实际情形下远不止以上几步这么简单，以上的每一步也可以拆分位许多小步，甚至形成一篇新的文章，但是基本流程就是这样。

怎么观察HTTP协议内容

如上文所说，HTTP协议是基于应用层的协议，那么计算机网络抓包过后的应用层数据即包含HTTP协议的内容，在windows里面我们可以采用大名鼎鼎的wireshark进行数据报文的抓取，然后筛选HTTP协议进行观察，也可以使用smartsniff这样小而精的软件专门抓取应用层内容，在Linux里面直接使用tcpdump进行抓取即可，然后将抓取的结果使用相关的软件打开观察，也可以导入到wireshark进行观察。一个实际抓取的较为典型的HTTP内容如下：

客户端请求：
POST /devices HTTP/1.1
Host: www.abc.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.111 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

a=b&c=d

服务器响应：
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 27 Oct 2020 02:13:39 GMT
Content-Type: application/json
Content-Length: 5
Connection: keep-alive
Server: nginx
Pragma: no-cache

Hello

协议详解

HTTP之URL

HTTP URL格式如下：

http://host[":"port][abs_path]

host 表示合法的 Internet 主机域名或者 IP 地址
port 指定一个端口号，为空则使用缺省端口 80
abs_path 指定请求资源的 URI
举几个例子：

http://www.abc.com
http://www.abc.com:8080
http://www.abc.com/devices
http://www.abc.com:8080/devices/data
http://11.22.33.44/devices/data
http://11.22.33.44:8080/devices/data

以上均符合HTTP URL的定义，我们可以简单地将其理解位我们在浏览器里面输入的网站域名

HTTP之请求

请求组成部分

http请求由三部分组成，分别是：请求行、消息报头、请求正文

关于请求行

请求行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的URI和协议的版本，即

Method Request-URI HTTP-Version CRLF

针对Method有以下定义，并且必须使用以下定义的内容，如果填入其他的数据那么就不是标准的HTTP协议（虽然一部分服务器能自动纠错）

  • GET 请求获取 Request-URI 所标识的资源
  • POST 在 Request-URI 所标识的资源后附加新的数据
  • HEAD 请求获取由 Request-URI 所标识的资源的响应消息报头
  • PUT 请求服务器存储一个资源，并用 Request-URI 作为其标识
  • DELETE 请求服务器删除 Request-URI 所标识的资源
  • TRACE 请求服务器回送收到的请求信息，主要用于测试或诊断
  • CONNECT 保留将来使用
  • OPTIONS 请求查询服务器的性能，或者查询与资源相关的选项和需求
    常用的Method只有GET以及POST，如果有涉及到协议转换，比如HTTP1转换到HTTP2、HTTP转换到HTTPS或者转换为websocket，可能回使用OPTIONS方法先询问。至于其他的方法通常不怎么用，值得注意的是标准的restful接口业务会在GET和POST基础上还有PUT和DELETE方法。

针对Request-URI则是我们在浏览器输入的域名和端后后面的内容，比如/devices，如果是根目录，比如www.abc.com，实际上Request-URI是“/”,即默认都是“/”开始，这样的目录结构和Linux的目录结构类似，而实际上也是来源于它。

HTTP-Version我们常用的是HTTP/1.1，当然，现在也有部分网站使用HTTP/2

第一节的客户端请求里面第一行则是请求行的内容，具体如下：

POST /devices HTTP/1.1

关于消息报头

在第一节关于HTTP抓包的请求实例中，除了a=b&c=d这一个内容外其余的全是消息报头，即

Host: www.abc.com
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.111 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

这里面也是HTTP核心东西之一，它以key: value的形式成对出现，除了上述内容外，我们常说的cookie、session等通常情况下也是放在消息报头中进行传输

我们也常说HTTP Header，直接将消息报头理解为HEADER里面的所有东西也是没什么问题的。

关于请求正文

上述例子中，“a=b&c=d”即是请求正文，请求正文通常情况下有按照form形式、按照json形式进行传输，但是也可以*发挥填充任意东西，只要服务端能去解析即可。
关于form形式除了最简单的a=b&c=d外还有mutiform等形式，也是在请求头中进行定义，然后请求正文使用相应的格式进行数据填充。

具体请求例子

具体的例子里面我们将以最小的报文头进行展示而展示无关的信息

  • 打开www.abc.com网站首页
GET / HTTP/1.1
Host: www.abc.com
  • 以GET形式传入username为haha以及password为hehe到www.abc.com网站的登录接口(假设为/login)
GET /login?username=haha&password=hehe HTTP/1.1
Host: www.abc.com
  • 以POST标准FORM形式传入username为haha以及password为hehe到www.abc.com网站的登录接口(假设为/login)
POST /login HTTP/1.1
Host: www.abc.com

username=haha&password=hehe
  • 以POST标准json形式传入username为haha以及password为hehe到www.abc.com网站的登录接口(假设为/login)
POST /login HTTP/1.1
Host: www.abc.com

{"username":"haha","password":"hehe"}
  • 查询www.abc.com网站的设备列表，并带上cookie为123456(假设为/devicelist)
GET /devicelist HTTP/1.1
Host: www.abc.com
Cookie: 123456
  • 查询www.abc.com网站的设备列表，并带上cookie为123456，要求服务端保持连接(假设为/devicelist)
GET /devicelist HTTP/1.1
Host: www.abc.com
Cookie: 123456
Connection: keep-alive

总结和后续计划

本文主要讲解了HTTP一些基本概念以及请求相关的报文。

接下来第二篇将讲解HTTP响应、HTTP2简介以及当下主流的HTTPS简单交互过程，最后将模拟请求一次网站并进行抓包演示。

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