HTTP简介

HTTP HTTPS

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 2017/08/23

HTTP(Hypertext Transfer Protocol)即超文本传输协议，是一种用于传输文本、音视频等超媒体(hypermedia)的应用层协议。HTTP从1990年开始就应用于WWW(World Wide Web)服务中,其发展变化与WEB服务紧密相连。这篇文章，就来看看HTTP协议的基本概念。

基本概念

HTTP协议允许不同类型的客户端与服务端进行通讯，支持不同的网络配置，并不依赖于特定的系统。在消息交换过程中，不保存任何状态（state-less,状态无关)。HTTP协议请求基于Request/Response，一个客户端向服务端发送request，该请求包含了Request Method, URL，协议版本以及请求的资源类型；服务端得到请求后，返回一个response,包括状态信息（协议版本，状态码)以及请求的资源。这样一次Request/Response的过程我们称为一次HTTP会话(session)，大致有三个阶段：

客户端与服务端建立一个TCP链接；
客户端发送数据请求，等待回应；
服务端处理请求，返回结果并提供一个状态码与资源；

HTTP Request-Response

了解TCP/IP的人应该知道，网络协议是一个分层的结构，由物理层、链路层、网络层、传输层以及应用层组成。物理层与链路层负责处理不同网络底层通信细节，如网络接口，网络速率等；网络层主要负责数据的路由，传输层主要负责数据分包、数据重传、拥塞控制，而应用层协议则通常与某个业务需求紧密相关，在某些特定的场景下使用，如HTTP用于WEB应用，而DNS则用于域名解析，FTP协议用于文件传输，EMAIL协议则用于电子邮件的发送与接收。HTTP协议一般通过TCP协议来进行会话，对应的TCP端口为80(有时也会用8080),而对于加密版HTTP协议HTTPS，则使用443端口。

Network Protocol Layer

既然HTTP是用于Web中获取资源（这个资源可以是一个文档，一张图片或者一个视频），那么HTTP是如何知道资源所在的位置了？在HTTP，对每个资源都有一个唯一的识别符URI(Uniform Resource Identifier),常见的URI有两种:一种是URL(Uniform Resource Locator),就是我们通常所说的WEB地址；一种是URN(Uniform Resource Name:

URL示例


https://developer.mozilla.org
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Learn/
https://developer.mozilla.org/en-US/search?q=URL

URN示例


urn:isbn:9780141036144
urn:ietf:rfc:7230

接下来，我们来看下URI是怎么构成的。

URI

如下图是一个URI的结构示意图：

URI structure

scheme

https://属于URI的协议部分，用来标识浏览器所使用的协议，对WEB服务来说，通常使用HTTP或者HTTPS协议。常用的scheme有如下几种：

scheme	Description
data	Data URI
file	host-specific file names
ftp	File transfer protocol
http/https	hyper text transfer protocol(secure)
mailto	electronic mail address
ssh	secure shell
tel	telephone
urn	Uniform Resource Names
view-source	source code of the resource
ws/wss	(encrypted) websocket connections

Authority

tools.ietf.org又称为域名，该域名标识了一个WEB服务器的地址。通常，我们也可以直接使用该WEB服务器的IP地址来访问，但是在WEB中比较少用。

Port

:443是HTTP进行数据交换的TCP端口，如果一个WEB服务器使用的是HTTP的标准端口(HTTP:80; HTTPS: 44),则在URI中可以忽略，否则需要特别指出。

Path

/html/rfc7320表示某个资源在WEB服务器中的路径，通过该路径WEB服务器查找到用户请求的资源。

Query

?query部分是提供给WEB服务器的额外参数，其通常是如下形式的<key,value>对：?k1=v1&k2=v2，例如在使用搜索引擎时，关键词就会以这样的形式呈现给WEB服务器。如下是在Google输入Android后浏览器地址栏显示的部分结果：

1
2
3


https://www.google.co.kr/search?newwindow=1&site=&source=hp&q=Android

Fragment

#section-2.7可以看做是一个资源某个部分的一个索引或者书签，通过该字段，我们可以直接访问到某个WEB页面的某一部分。需要注意的时，HTTP发送资源请求时，#Fragment部分并不会发送到服务器，这个部分是由浏览器来处理的，浏览器会根据这个标签将页面滑动到相应的位置。

HTTP消息

HTTP消息定义了客户端与服务端如何进行数据的交换，这里有两种类型的消息：一种是客户端发送的请求(request)，一种是服务端发送的响应(responses)。接下来，就来详细的看下HTTP两类消息的构成。

HTTP请求跟响应总体上结构很相似，主要由四个部分组成(下图所示）：

一个单一的起始行(start-line):起始行描述的是请求的类型（获取数据还是写入数据）或者服务端响应的状态是成功或者失败。
HTTP头(headers): 描述请求类型或者消息的主体部分（body);
一个空白行用于表示所有元数据(meta-information)已经发送完毕；
可选的消息主体(body),如请求的内容或者服务端相应的数据。一般，消息主体的存在以及大小需要在起始行和HTTP头中指定。

HTTP message structure

HTTP Request

一个HTTP请求由三个部分组成：

start line;
http headers;
body

start line

HTTP的start line用于标识客户端想要服务器执行的某个动作，例如是GET某个数据，还是上传某个数据，其有三个要素组成：

HTTP method:该HTTP请求所要执行的动作，主要有以下几类：
- GET(需要大写）：从服务端获取指定的资源，可以是一个文档，一张图片，一个视频等；
- PUT:创建一个新的资源或者用新的数据取代目标资源；
- POST: 提交某个资源，例如对已存在的资源进行注释；提交一个表单；发布消息到新闻组，邮件列表等；通过附加操作扩展一个数据库；
- DELETE: 删除某个特定的资源；
- TRACE: 用于发起一个远端的回环(loop-back)的消息请求；
- CONNECT: 用于建立一个到服务端的网络隧道(tunnel)；
- HEAD: 请求一个与GET命令请求相同的response,但是不包含消息主体(body);
- OPTIONS: 为目标资源描述会话的可选项
请求资源的URL, URL在不同的情况下可以是：
- 绝对路径，通常后面会有一个?以及一个查询字符串，一般与GET,POST，HEAD以及OPTIONS搭配使用： POST / HTTP/1.1, GET /background.png HTTP/1.1;
- 完整的URL，通常连接一个代理服务器时与GET方法一起使用：GET http://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/Messages HTTP/1.1
- 一个URL的authority部分，包含了域名跟端口号： CONNECT developer.mozilla.org:80 HTTP/1.1
- 与OPTIONS方法一起使用的星号(*): OPTIONS * HTTP/1.1
HTTP版本号，用于告知服务端接收请求响应时所期望的HTTP版本；

HTTP Headers

HTTP头用于客户端向服务端发送关于请求或者响应的额外信息，比如字符的编码方式，语言等，这些信息可以分成如下三个部分：

一般性头信息(General Header): 对于请求与响应都适用;
请求头信息(Request Header): 关于HTTP请求的附加信息
实体头信息(Entity Header): 适用于请求主体(body)的附加信息

HTTP header

有关HTTP头的详细信息可以参考:https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_HTTP_header_fields

Request Body

通常情况下，HTTP请求不包主体，除非客户端有数据需要更新到服务器上，此时一般由HTTP头Content-Length,Content-Type来确定消息体的数据类型以及长度。

HTTP Response

与HTTP请求相类似，HTTP响应也有三部分组成：

status line: 状态行主要包括HTTP协议版本、状态码以及状态码描述字符串组成。例如HTTP/1.1 404 NOT FOUND；
Headers: 响应的头跟请求的头信息有相同的结构（可参考上节关于请求头信息的描述），也包含了三个类型的头信息
- General Headers: 适用于整个消息；
- Response Headers: 描述有关服务端的信息；
- Entity Headers: 适用于消息主体部分；
body：并不是所有的HTTP响应都有主体部分，像204，201状态码对应的响应就不需要。

最后一部分，我们来看下服务端响应客户端请求后返回的状态码以及具体的含义。

status code

HTTP的状态码是一个3位数表示，其作用是告知客户端如何解析服务端的响应，共有5种类型的状态码：

1xx: informational

服务端告知客户端继续或者执行某个操作：

100： continue, 表示客户端可以继续发送HTTP请求；
101： switching protocols, 切换协议；

2xx: Successful

这类状态码用于告知客户端，服务端已经成功收到并处理了HTTP请求：

200： OK, 请求成功；
202： Accepted, 请求已经被接收到，但是尚未完成处理；

3xx: Redirection

重定向：需要用户的做进一步的操作，通常需要跳至一个不同的URL去获取资源

301： moved permanently, 资源已经更换到一个新的URL；
303: see other, 需要通过另外一个URL来获取资源；

4xx: Client error

服务端认为客户端出错时发送此状态码，如访问一个无效的资源或者请求有误：

400： bad reqeust, 请求有误；
401: unauthorized, 请求需要验证；
403： forbidden, 服务器拒绝访问资源；
404: Not found, 请求的资源不存在

5xx: Server error

此类状态码表示服务器处理请求时出现了错误：

500： internal server error, 服务器自身出错；
501： not implemented, 服务器尚未实现该请求；
503： service unavailable, 服务不用，如服务故障或者过载

参考文献

原文作者：Jason Wang

更新日期：2021-08-11, 15:07:48

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