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(图解 HTTP)一篇文章带你深入了解 HTTP 协议
 
作者:南淮北安
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2022-12-16
 
编辑推荐:
本文主要详细介绍了 HTTP 协议。
本文来自CSDN ,由火龙果软件Linda编辑推荐。

一、了解客户端和服务器通讯的过程

HTTP协议和TCP/IP协议族内的其他众多的协议相同,用于客户端和服务器之间的通信。请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端,而提供资源响应的一端称为服务器端。

在两台计算机之间使用HTTP协议通信时,在一条通信线路上必定有一端是客户端,另一端则是服务器端。

有时候,按实际情况,两台计算机作为客户端和服务器端的角色有可能会互换。但就仅从一条通信路线来说,服务器端和客户端的角色是确定的,而用HTTP协议能够明确区分哪端是客户端,哪端是服务器端。

HTTP协议规定,请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并返回。换句话说,肯定是先从客户端开始建立通信的,服务器端在没有接收到请求之前不会发送响应

示例:

下面则是从客户端发送给某个HTTP服务器端的请求报文中的内容:

起始行开头的 GET 表示请求访问服务器的类型,称为方法(method)。

随后的字符串/index.htm指明了请求访问的资源对象,也叫做请求URI(request-URI)。

最后的HTTP/1.1,即HTTP的版本号,用来提示客户端使用的HTTP协议功能。

综合来看,这段请求内容的意思是:请求访问某台HTTP服务器上的/index.htm页面资源。

请求报文是由请求方法、请求URI、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的

接收到请求的服务器,会将请求内容的处理结果以响应的形式返回。

在起始行开头的HTTP/1.1表示服务器对应的HTTP版本。紧挨着的200 OK表示请求的处理结果的状态码(status code)和原因短语(reason-phrase)。下一行显示了创建响应的日期时间,是首部字段(headerfield)内的一个属性。接着以一空行分隔,之后的内容称为资源实体的主体(entity body)。

响应报文基本上由协议版本、状态码(表示请求成功或失败的数字代码)、用以解释状态码的原因短语、可选的响应首部字段以及实体主体构成

二、HTTP 是不保存状态的协议

HTTP是一种不保存状态,即无状态(stateless)协议。HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在HTTP这个级别,协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理

使用HTTP协议,每当有新的请求发送时,就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把HTTP协议设计成如此简单的。

可是,随着Web的不断发展,因无状态而导致业务处理变得棘手的情况增多了。比如,用户登录到一家购物网站,即使他跳转到该站的其他页面后,也需要能继续保持登录状态。针对这个实例,网站为了能够掌握是谁送出的请求,需要保存用户的状态。HTTP/1.1虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能,于是引入了Cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信,就可以管理状态了

三、请求 URI 定位资源

HTTP协议使用URI定位互联网上的资源。正是因为URI的特定功能,在互联网上任意位置的资源都能访问到。

当客户端请求访问资源而发送请求时,URI需要将作为请求报文中的请求URI包含在内。指定请求URI的方式有很多。

除此之外,如果不是访问特定资源而是对服务器本身发起请求,可以用一个*来代替请求URI。下面这个例子是查询HTTP服务器端支持的HTTP方法种类。

四、告知服务器意图的 HTTP 方法

1. GET :获取资源

GET方法用来请求访问已被URI识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说,如果请求的资源是文本,那就保持原样返回;如果是像CGI(Common Gateway Interface,通用网关接口)那样的程序,则返回经过执行后的输出结果。

2. POST :传输实体主体

POST方法用来传输实体的主体。

虽然用GET方法也可以传输实体的主体,但一般不用GET方法进行传输,而是用POST方法。虽说POST的功能与GET很相似,但POST的主要目的并不是获取响应的主体内容。

3. PUT:传输文件

PUT方法用来传输文件。就像FTP协议的文件上传一样,要求在请求报文的主体中包含文件内容,然后保存到请求URI指定的位置。

但是,鉴于HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制,任何人都可以上传文件,存在安全性问题,因此一般的Web网站不使用该方法。若配合Web应用程序的验证机制,或架构设计采用REST(Representational State Transfer,表征状态转移)标准的同类Web网站,就可能会开放使用PUT方法。

4. HEAD:获得报文首部

HEAD方法和GET方法一样,只是不返回报文主体部分。用于确认URI的有效性及资源更新的日期时间等。

5. DELETE:删除文件

DELETE方法用来删除文件,是与PUT相反的方法。

DELETE方法按请求URI删除指定的资源。但是,HTTP/1.1的DELETE方法本身和PUT方法一样不带验证机制,所以一般的Web网站也不使用DELETE方法。当配合Web应用程序的验证机制,或遵守REST标准时还是有可能会开放使用的。

6. OPTIONS:询问支持的方法

OPTIONS方法用来查询针对请求URI指定的资源支持的方法。

7. TRACE:追踪路径

TRACE 方法是让Web服务器端将之前的请求通信环回给客户端的方法。发送请求时,在Max-Forwards首部字段中填入数值,每经过一个服务器端就将该数字减1,当数值刚好减到0时,就停止继续传输,最后接收到请求的服务器端则返回状态码200 OK的响应。客户端通过TRACE方法可以查询发送出去的请求是怎样被加工修改/篡改的。这是因为,请求想要连接到源目标服务器可能会通过代理中转,TRACE方法就是用来确认连接过程中发生的一系列操作。

但是,TRACE方法本来就不怎么常用,再加上它容易引发XST(Cross-SiteTracing,跨站追踪)攻击,通常就更不会用到了。

8. CONNECT:要求用隧道协议连接代理

CONNECT方法要求在与代理服务器通信时建立隧道,实现用隧道协议进行TCP通信。

主要使用SSL(Secure Sockets Layer,安全套接层)和TLS(TransportLayer Security,传输层安全)协议把通信内容加密后经网络隧道传输。

CONNECT方法的格式如下所示:

五、使用方法下达命令

向请求URI指定的资源发送请求报文时,采用称为方法的命令。

方法的作用在于,可以指定请求的资源按期望产生某种行为。方法中有GET、POST和HEAD等。

下表列出了HTTP/1.0和HTTP/1.1支持的方法。另外,方法名区分大小写,注意要用大写字母。

在这里列举的众多方法中,LINK 和 UNLINK 已被HTTP/1.1废弃,不再支持

六、持久连接节省通信量

HTTP协议的初始版本中,每进行一次HTTP通信就要断开一次TCP连接。

以当年的通信情况来说,因为都是些容量很小的文本传输,所以即使这样也没有多大问题。可随着HTTP的普及,文档中包含大量图片的情况多了起来。

比如,使用浏览器浏览一个包含多张图片的HTML页面时,在发送请求访问HTML页面资源的同时,也会请求该HTML页面里包含的其他资源。因此,每次的请求都会造成无谓的TCP连接建立和断开,增加通信量的开销。

为解决上述TCP连接的问题,HTTP/1.1和一部分的HTTP/1.0想出了持久连接(HTTP Persistent Connections,也称为HTTP keep-alive或HTTP connectionreuse)的方法。

持久连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持TCP连接状态

持久连接的好处在于减少了TCP连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载。另外,减少开销的那部分时间,使HTTP请求和响应能够更早地结束,这样Web页面的显示速度也就相应提高了。在HTTP/1.1中,所有的连接默认都是持久连接,但在HTTP/1.0内并未标准化。虽然有一部分服务器通过非标准的手段实现了持久连接,但服务器端不一定能够支持持久连接。毫无疑问,除了服务器端,客户端也需要支持持久连接。

持久连接使得多数请求以管线化(pipelining)方式发送成为可能。从前发送请求后需等待并收到响应,才能发送下一个请求。管线化技术出现后,不用等待响应亦可直接发送下一个请求。这样就能够做到同时并行发送多个请求,而不需要一个接一个地等待响应了

比如,当请求一个包含10张图片的HTML Web页面,与挨个连接相比,用持久连接可以让请求更快结束。而管线化技术则比持久连接还要快。请求数越多,时间差就越明显。

七、使用 Cookie 的状态管理

HTTP是无状态协议,它不对之前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说,无法根据之前的状态进行本次的请求处理。

假设要求登录认证的Web页面本身无法进行状态的管理(不记录已登录的状态),那么每次跳转新页面就要再次登录,或者要在每次请求报文中附加参数来管理登录状态。

不可否认,无状态协议当然也有它的优点。由于不必保存状态,自然可减少服务器的CPU及内存资源的消耗。从另一侧面来说,也正是因为HTTP协议本身是非常简单的,所以才会被应用在各种场景里。

保留无状态协议这个特征的同时又要解决类似的矛盾问题,于是引入了Cookie技术。

Cookie技术通过在请求和响应报文中写入Cookie信息来控制客户端的状态。Cookie会根据从服务器端发送的响应报文内的一个叫做Set-Cookie的首部字段信息,通知客户端保存Cookie。当下次客户端再往该服务器发送请求时,客户端会自动在请求报文中加入Cookie值后发送出去。服务器端发现客户端发送过来的Cookie后,会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求,然后对比服务器上的记录,最后得到之前的状态信息。

上图展示了发生Cookie交互的情景,HTTP请求报文和响应报文的内容如下。

 

   
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