计算机网络相关知识点整理-HTTP

什么是HTTP协议？

HTTP(超文本传输协议,HyperText Transfer Protocol)定义了浏览器（即万维网客户进程）怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及定义了怎样把文档传送给浏览器，是面向事务的应用层协议。默认使用80端口。

HTTP协议的特点

1. 使用面向连接的TCP作为运输层协议，保证了数据的可靠传输。
2. HTTP协议本身是无连接的。 通信双方在交换HTTP报文之前不需要先建立HTTP连接（通过TCP三次握手建立连接）。
3. HTTP协议是无状态的，HTTP协议不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说，同一个客户第二次访问同一个服务器上的页面时，服务器的响应与第一次被访问时相同。（使用Cookie技术可以保存客户端与服务器之间的状态信息）。

HTTP报文结构

HTTP请求报文与响应报文都是由三个部分组成的，分别为开始行（请求行）、首部行（请求头部）、实体主体（请求数据）。

1. 请求行由请求方法字段、URL字段和HTTP协议版本字段3个字段组成，它们用空格分隔。例如，GET /index.html HTTP/1.1。
   HTTP协议的请求方法有GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。
   请求头之后是一个空行，发送回车符和换行符，通知服务器以下不再有请求头。

2. 请求头部由关键字/值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息，典型的请求头有：
   User-Agent：产生请求的浏览器类型。
   Accept：客户端可识别的内容类型列表。
   Host：请求的主机名，允许多个域名同处一个IP地址，即虚拟主机。

3. 请求数据不在GET方法中使用，而是在POST方法中使用。POST方法适用于需要客户填写表单的场合。与请求数据相关的最常使用的请求头是Content-Type和Content-Length。

响应报文状态行：包含HTTP版本、状态码、状态码的原因短语

常见状态码

状态码都是三位数字的，分为5大类，原先有33种[RFC 2616] ，后来又增加了几种[RFC 6585]。详细状态码参考

• 1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理。
• 2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受。
• 3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作。
• 4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现。
• 5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求。

常见状态代码、状态描述的说明如下。

• 200 OK：客户端请求成功。
• 301 被请求的资源已永久移动到新位置，并且将来任何对此资源的引用都应该使用本响应返回的若干个 URI 之一。
• 302 请求的资源现在临时从不同的 URI 响应请求。由于这样的重定向是临时的，客户端应当继续向原有地址发送以后的请求。
• 303 对应当前请求的响应可以在另一个 URI 上被找到，而且客户端应当采用 GET 的方式访问那个资源。
• 304 如果客户端发送了一个带条件的 GET 请求且该请求已被允许，而文档的内容（自上次访问以来或者根据请求的条件）并没有改变，则服务器应当返回这个状态码。
• 400 Bad Request：客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。
• 401 Unauthorized：请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用。
• 403 Forbidden：服务器收到请求，但是拒绝提供服务。
• 500 Internal Server Error：服务器发生不可预期的错误。
• 503 Server Unavailable：服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常。

GET、POST区别

1. get常用于从服务器上获取数据，post常用于向服务器传送数据。

2. GET提交，请求的数据会附在URL之后， 以?分割URL和传输数据，多个参数用&连接;例如：

   login.action?name=hyddd& password=idontknow

   。
   如果数据是英文字母/数字，原样发送，如果是空格，转换为+，如果是中文/其他字符，则直接把字符串用BASE64加密，得出如： %E4%BD%A0%E5%A5%BD，其中％XX中的XX为该符号以16进制表示的ASCII。

   POST提交：把提交的数据放置在是HTTP包的包体＜request-body＞中。

   因此，GET提交的数据会在地址栏中显示出来，而POST提交，地址栏不会改变。

3. 传输数据的大小：

   首先声明,HTTP协议没有对传输的数据大小进行限制，HTTP协议规范也没有对URL长度进行限制。 而在实际开发中存在的限制主要有：

   GET:特定浏览器和服务器对URL长度有限制，例如IE对URL长度的限制是2083字节(2K+35)。对于其他浏览器，如Netscape、FireFox等，理论上没有长度限制，其限制取决于操作系统的支持。

   因此对于GET提交时，传输数据就会受到URL长度的限制。

   POST:由于不是通过URL传值，理论上数据不受限。但实际各个WEB服务器会规定对post提交数据大小进行限制，Apache、IIS6都有各自的配置。

4. 安全性：

   POST的安全性要比GET的安全性高。注意：这里所说的安全性和上面GET提到的“安全”不是同个概念。上面“安全”的含义仅仅是不作数据修改，而这里安全的含义是真正的Security的含义，比如：通过GET提交数据，用户名和密码将明文出现在URL上，因为(1)登录页面有可能被浏览器缓存， (2)其他人查看浏览器的历史纪录，那么别人就可以拿到你的账号和密码了。

HTTP的缺点

• 通信使用明文不加密，内容可能被窃听
• 不验证通信方身份，可能遭到伪装
• 无法验证报文完整性，可能被篡改

HTTP/1.0 、HTTP/1.1、HTTP/2.0

HTTP/1.0主要缺点：每请求一个文档就要有两倍RTT的开销，若一个网页上有很多歌链接对象（如图片等）需要依次进行链接，那么每一次链接下载都导致2*RTT的开销；另一种开销就是万维网客户与服务器每一次建立新的TCP连接都要分配缓存和变量。（浏览器并行TCP连接可以缩短响应时间）。

HTTP/1.0 VS HTTP/1.1

HTTP/1.1特点：

• 长连接 HTTP1.0需要使用keep-alive参数来告知服务器端要建立一个长连接，而HTTP1.1默认支持长连接。

  HTTP是基于TCP/IP协议的，创建一个TCP连接是需要经过三次握手的,有一定的开销，如果每次通讯都要重新建立连接的话，对性能有影响。因此最好能维持一个长连接，可以用个长连接来发多个请求。

• 带宽优化
  HTTP 1.1支持只发送header信息(不带任何body信息)，如果服务器认为客户端有权限请求服务器，则返回100，否则返回401。客户端如果接受到100，才开始把请求body发送到服务器。

  这样当服务器返回401的时候，客户端就可以不用发送请求body了，节约了带宽。

  另外HTTP还支持传送内容的一部分。这样当客户端已经有一部分的资源后，只需要跟服务器请求另外的部分资源即可。这是支持文件断点续传的基础。

• HOST域
  现在可以web server例如tomat，设置虚拟站点是非常常见的，也即是说，web
  server上的多个虚拟站点可以共享同一个ip和端口。

  HTTP1.0是没有host域的，HTTP1.1才支持这个参数。

• 错误通知的管理，在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除。

• 缓存处理，在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity
  tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。

HTTP/1.1 VS HTTP/2.0

• 新的二进制格式（Binary
  Format），HTTP1.x的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到健壮性考虑的场景必然很多，二进制则不同，只认0和1的组合。基于这种考虑HTTP2.0的协议解析决定采用二进制格式，实现方便且健壮。

• 多路复用（MultiPlexing），即连接共享，即每一个request都是是用作连接共享机制的。一个request对应一个id，这样一个连接上可以有多个request，每个连接的request可以随机的混杂在一起，接收方可以根据request的
  id将request再归属到各自不同的服务端请求里面。

• header压缩 HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自cache一份header fields表，既避免了重复header的传输，又减小了需要传输的大小。

• 服务端推送 把客户端所需要的资源伴随着index.html一起发送到客户端，省去了客户端重复请求的步骤。

HTTP2.0的多路复用和HTTP1.X中的长连接复用

• HTTP/1.* 一次请求-响应，建立一个连接，用完关闭；每一个请求都要建立一个连接；

• HTTP/1.1
  Pipeling解决方式为，若干个请求排队串行化单线程处理，后面的请求等待前面请求的返回才能获得执行机会，一旦有某请求超时等，后续请求只能被阻塞，毫无办法，也就是人们常说的线头阻塞；

• HTTP/2.0**多个请求可同时在一个连接上并行执行**。某个请求任务耗时严重，不会影响到其它连接的正常执行；

HTTP 与 HTTPS

• HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费。
• HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有传输的内容都经过加密的。
• HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
• HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题。

参考文献：
《计算机网络》谢希仁 第七版
HTTP1.0、HTTP1.1和HTTP2.0的区别