HTTP 協(xié)議

什么是 HTTP 協(xié)議

HTTP（超文本傳輸協(xié)議，HyperText Transfer Protocol）是用于在客戶端（如瀏覽器）和服務(wù)器之間傳輸超文本（如網(wǎng)頁、圖片、視頻等）的應(yīng)用層協(xié)議。它是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)，支持從 Web 服務(wù)器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協(xié)議，幾乎所有網(wǎng)頁和應(yīng)用都依賴 HTTP 進(jìn)行交互。

HTTP 工作原理

HTTP 遵循請求-響應(yīng)模型，客戶端（通常是 Web 瀏覽器）發(fā)送一個 HTTP 請求到服務(wù)器，服務(wù)器處理該請求后返回一個 HTTP 響應(yīng)給客戶端。這個過程可以概括為以下幾個步驟：

1. 建立連接：客戶端與服務(wù)器之間通過 TCP/IP 建立連接。在 HTTP/1.1之前，每個請求都需要重新建立連接；而 HTTP/1.1引入了持久連接，允許在一個 TCP 連接上傳輸多個請求和響應(yīng)。
2. 發(fā)送請求消息：客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求消息，這通常包括請求行（指定請求方法如 GET、POST 等，請求的 URL 以及 HTTP 版本）、請求頭部（提供關(guān)于請求的元數(shù)據(jù)，例如瀏覽器類型、接受的內(nèi)容類型等）以及可選的請求體（對于 POST 請求，它包含要發(fā)送的數(shù)據(jù)）。
3. 處理請求并發(fā)送響應(yīng)消息：服務(wù)器接收到請求后進(jìn)行處理，并返回一個 HTTP 響應(yīng)消息給客戶端。響應(yīng)消息包含狀態(tài)行（顯示 HTTP 版本、狀態(tài)碼及描述短語）、響應(yīng)頭部（提供關(guān)于響應(yīng)的元數(shù)據(jù)，如內(nèi)容類型、長度等）和響應(yīng)體（所請求的內(nèi)容，如HTML文檔、圖片等）。
4. 關(guān)閉或保持連接：根據(jù)使用的 HTTP 版本和配置，連接可能會被立即關(guān)閉或保持打開以供后續(xù)請求使用。

HTTP 特點

• 無狀態(tài)性：HTTP 本身是無狀態(tài)協(xié)議，即每個請求都是獨立的，服務(wù)器不會保存客戶端的狀態(tài)信息。然而，通過使用 Cookies、Session 等技術(shù)可以在一定程度上實現(xiàn)有狀態(tài)的交互。
• 簡單快速：客戶端向服務(wù)器請求服務(wù)時，只需提供請求方法和路徑即可，因此 HTTP 協(xié)議簡單且高效。
• 靈活：HTTP 允許傳輸任意類型的數(shù)據(jù)對象，通過 Content-Type 標(biāo)記來指示數(shù)據(jù)的類型。
• 安全性：盡管 HTTP 本身并不安全，但可以通過 SSL/TLS 加密升級為 HTTPS，從而確保數(shù)據(jù)的安全傳輸。

HTTP 的發(fā)展歷程

HTTP/0.9

蒂姆伯納斯李是一位英國計算機(jī)科學(xué)家，也是萬維網(wǎng)的發(fā)明者。他在1989年創(chuàng)建了單行 HTTP 協(xié)議，它只是返回一個網(wǎng)頁，這個協(xié)議在1991年被命名為 HTTP/0.9。

HTTP/1.0

1996年，HTTP/1.0 發(fā)布。該規(guī)范是顯著擴(kuò)大，并且支持三種請求方法：get，head 和 post。

HTTP/1.0 相對于 HTTP/0.9 的改進(jìn)如下：

• 每個請求都附加了 HTTP 版本。
• 在響應(yīng)開始時發(fā)送狀態(tài)代碼。
• 請求和響應(yīng)都包含 HTTP 報文頭。
• 內(nèi)容類型能夠傳輸 HTTP 文件以外的文檔。

但是，HTTP/1.0 不是官方標(biāo)準(zhǔn)。

HTTP/1.1

HTTP 的第一個標(biāo)準(zhǔn)化版本 HTTP/1.1 （RFC 2068）于1997年初發(fā)布，支持七種請求方法：options，get，head，post，put，delete 和 trace。

HTTP/1.1 是 HTTP/1.0 的增強(qiáng)：

• 虛擬主機(jī)允許從單個 IP 地址提供多個域。
• 持久連接和流水線連接允許 Web 瀏覽器通過單個持久連接發(fā)送多個請求。
• 緩存支持節(jié)省了寬帶并使響應(yīng)速度更快。

HTTP/1.1 在接下來的15年左右非常穩(wěn)定。

在此期間，出現(xiàn)了 HTTPS（安全超文本傳輸協(xié)議）。它是使用 SSL/TLS 進(jìn)行安全加密通信的 HTTP 的安全版本。

HTTP/2

由 IETF 在2015年發(fā)布，HTTP/2 旨在提高 web 性能，減少延遲，增加安全性，使 web 應(yīng)用更加快速、高效和可靠。

• 多路復(fù)用：HTTP/2 允許同時發(fā)送多個請求和響應(yīng)，而不是像 HTTP/1.1 一樣只能一個一個地處理，這樣可以減少延遲，提高效率，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
• 二進(jìn)制傳輸：HTTP/2 使用二進(jìn)制協(xié)議，與 HTTP/1.1 使用的文本協(xié)議不同，二進(jìn)制協(xié)議可以更快地解析，更有效地傳輸數(shù)據(jù)，減少了傳輸過程中的開銷和延遲。
• 頭部壓縮：HTTP/2 使用 HPACK 算法對 HTTP 頭部進(jìn)行壓縮，減少了頭部傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，從而減少了網(wǎng)絡(luò)延遲。
• 服務(wù)器推送：HTTP/2 支持服務(wù)器推送，允許服務(wù)器在客戶端請求之前推送資源，以提高性能。
• 改進(jìn)的安全性：HTTP/2 默認(rèn)使用 TLS（Transport Layer Security）加密傳輸數(shù)據(jù)，提高了安全性。
• 兼容 HTTP/1.1：HTTP/2 可以與 HTTP/1.1 共存，服務(wù)器可以同時支持 HTTP/1.1 和 HTTP/2，如果客戶端不支持 HTTP/2，服務(wù)器可以回退到 HTTP/1.1。

HTTP/3

于2021年5月27日發(fā)布，HTTP/3 是一種新的、快速、可靠以及安全的協(xié)議，適用于所有形式的設(shè)備。HTTP/3 沒有使用 TCP，而是使用谷歌在2012年開發(fā)的新協(xié)議 QUIC。

HTTP/3 是繼 HTTP/1.1 和 HTTP/2 之后的第三次重大修訂。

HTTP/3 帶來了革命性的變化，以提高 web 性能和安全性，設(shè)置 HTTP/3 網(wǎng)站需要服務(wù)器和瀏覽器支持。

目前，谷歌云、Cloudflare 和 Fastly 支持 HTTP/3。Chrome、Firefox、Edge、Opera 和一些移動瀏覽器支持 HTTP/3。

請求和響應(yīng)報文

報文的格式

主體上分為報文首部和報文主體，中間空行隔開。

報文首部可以繼續(xù)細(xì)分為“行”和“頭”。

請求報文

客戶端發(fā)送給服務(wù)端的報文。

請求報文格式

• 請求首行（請求行）；GET/POST 資源路徑?參數(shù) HTTP/1.1
• 請求頭信息（請求頭）。
• 空行。
• 請求體；POST請求才有請求體。

瀏覽器按住F12可以打開瀏覽器的開發(fā)者工具，點擊網(wǎng)絡(luò)就可以查看請求數(shù)據(jù)包

form 表單發(fā)送 get 請求特點

• 由于請求參數(shù)在請求首行中已經(jīng)攜帶了，所以沒有請求體，也沒有請求空行。
• 請求參數(shù)拼接在 url 地址中，地址欄可見 url?key1=value1&key2=value2，不安全。
• 參數(shù)在地址欄中攜帶，有大小限制（一般限制為4k），只能攜帶純文本。
• get 請求參數(shù)只能上傳文本數(shù)據(jù)。
• 沒有請求體，所以封裝和解析快，效率高，瀏覽器默認(rèn)提交的請求都是 get 請求，例如：地址欄輸入回車，超鏈接，表單默認(rèn)的提交方式等。

查看 get 請求行、請求頭、請求體

• 請求行組成部分：
  • 請求方式 get
  • 訪問服務(wù)器的資源路徑?參數(shù)1=值1&參數(shù)2=值2……
  • 協(xié)議/版本，例如：HTTP/1.1

GET /05_web_tomcat/login_success.html?username=admin&password=123456 HTTP/1.1

• 請求頭：

  • Host：主機(jī)虛擬地址。
  • Connection：控制網(wǎng)絡(luò)連接，值為 keep-alive 時為長連接。
  • Upgrade-Insecure-Requests：請求協(xié)議的自動升級（HTTP 的請求，如果服務(wù)器是 HTTPS 的，瀏覽器會自動將請求協(xié)議升級為 HTTPS）。
  • User-Agent：用戶系統(tǒng)信息。
  • Accept：瀏覽器支持的文件類型。
  • Referer：當(dāng)前頁面的上一個頁面的路徑。
  • Accept-Encoding：瀏覽器支持的壓縮格式。
  • Accept-Language：瀏覽器支持的語言。

• 請求空行

• 請求體

  • get 請求數(shù)據(jù)不放在請求體里。

form 表單發(fā)送 post 請求特點

• post 請求有請求體，而 get 請求沒有請求體。
• post 請求數(shù)據(jù)在請求體中攜帶，請求體數(shù)據(jù)大小沒有限制，可以用來上傳所有內(nèi)容（文件、文本等）。
• 只能使用 post 請求上傳文件。
• post 請求報文多路和請求體相關(guān)的配置（請求頭）。
• 地址欄參數(shù)不可見，相對安全。
• post 效率比 get 低。
• post 請求要求將 form 標(biāo)簽的 method 屬性設(shè)置為 post。

查看 post 請求行、請求頭、請求體

• 請求行組成部分：

  • 請求方式 post

  • 訪問服務(wù)器的資源路徑

  • 協(xié)議/版本，例如：HTTP/1.1

POST /05_web_tomcat/login_success.html HTTP/1.1

• 請求頭
• 請求空行
• 請求體

username=admin&password=123456

響應(yīng)報文

服務(wù)端返回給客戶端的報文。

響應(yīng)報文格式

• 響應(yīng)首行（響應(yīng)行）：協(xié)議/版本 狀態(tài)碼 狀態(tài)碼描述。
• 響應(yīng)頭信息（響應(yīng)頭）。
• 空行。
• 響應(yīng)體。

• 響應(yīng)行組成部分
  • 協(xié)議/版本 HTTP/1.1
  • 響應(yīng)狀態(tài)碼
  • 狀態(tài)描述 OK （缺省）

HTTP/1.1 200 OK

• 響應(yīng)頭
  • Server：服務(wù)器的版本信息。
  • Accept-Ranges：客戶端服務(wù)器是否允許范圍請求，即客戶端可以請求資源的某個部分而不是整個資源，值為 bytes 時，表示服務(wù)器支持按字節(jié)范圍請求資源。
  • Content-Type：響應(yīng)體數(shù)據(jù)的類型。
  • Content-Length：響應(yīng)體內(nèi)容的字節(jié)數(shù)。
  • Date：響應(yīng)的時間。
  • Last-Mondified：提供文檔最后修改的時間，可用于驗證緩存的有效性。
• 響應(yīng)體

常見的響應(yīng)狀態(tài)碼

• 200：請求成功，瀏覽器會把響應(yīng)體內(nèi)容（通常為 html）顯示在瀏覽器中。
• 302：重定向，表示服務(wù)器要求瀏覽器重新再發(fā)一個請求，服務(wù)器會發(fā)送一個響應(yīng)頭 Location 指定新請求的 url 地址。
• 304：使用了本地緩存。
• 404：請求的資源沒有找到，說明客戶端錯誤的請求了不存在的資源。
• 405：請求的方法不允許。
• 500：請求資源找到了，但服務(wù)器內(nèi)部出現(xiàn)了錯誤。

響應(yīng)的狀態(tài)碼

HTTP 響應(yīng)狀態(tài)碼是服務(wù)器對客戶端請求的響應(yīng)結(jié)果的一種標(biāo)準(zhǔn)化表示，它由三位數(shù)字組成，分為五類，每類都有一個共同的起始數(shù)字，具體如下：

1. 1xx（信息性狀態(tài)碼）：指示請求已接收，繼續(xù)處理。
   • 100 Continue：表明請求的初始部分已經(jīng)被接收，客戶端應(yīng)繼續(xù)發(fā)送剩余部分。
   • 101 Switching Protocols：服務(wù)器根據(jù)客戶端的請求切換協(xié)議。
2. 2xx（成功狀態(tài)碼）：表示請求已被成功接收、理解和接受。
   • 200 OK：標(biāo)準(zhǔn)的成功響應(yīng)，表明請求成功并且信息包含在響應(yīng)中。
   • 201 Created：請求成功且服務(wù)器創(chuàng)建了新的資源。
   • 204 No Content：請求成功但響應(yīng)報文中不包含實體的主體部分。
3. 3xx（重定向狀態(tài)碼）：需要采取進(jìn)一步操作以完成請求。
   • 301 Moved Permanently：請求的資源已被永久移動到新位置，并且未來對該資源的任何引用都應(yīng)該使用本響應(yīng)返回的URI。
   • 302 Found：與301類似，但是它是臨時性的重定向。
   • 304 Not Modified：如果客戶端執(zhí)行了條件 GET 請求且該頁面自上次訪問以來未被修改，則服務(wù)器會返回此狀態(tài)碼。
4. 4xx（客戶端錯誤狀態(tài)碼）：請求包含語法錯誤或無法完成請求。
   • 400 Bad Request：服務(wù)器無法理解請求的格式，客戶端應(yīng)當(dāng)修改請求后再試。
   • 401 Unauthorized：當(dāng)前請求需要用戶驗證。
   • 403 Forbidden：服務(wù)器理解請求但拒絕執(zhí)行。
   • 404 Not Found：請求的資源在服務(wù)器上不存在。
   • 405 Method Not Allowed：請求方法對指定資源不適用。
5. 5xx（服務(wù)器錯誤狀態(tài)碼）：服務(wù)器遇到錯誤，無法完成有效請求。
   • 500 Internal Server Error：服務(wù)器遇到了未知情況，阻止了它完成請求。
   • 501 Not Implemented：服務(wù)器不具備完成請求的功能。例如，服務(wù)器既不識別請求方法也不支持其對應(yīng)的資源類型。
   • 502 Bad Gateway：作為網(wǎng)關(guān)或代理工作的服務(wù)器嘗試執(zhí)行請求時，從上游服務(wù)器接收到無效響應(yīng)。
   • 503 Service Unavailable：由于臨時維護(hù)或者過載，服務(wù)器當(dāng)前無法處理請求。
   • 504 Gateway Timeout：作為網(wǎng)關(guān)或代理工作的服務(wù)器未能及時從上游服務(wù)器獲得響應(yīng)。

每個狀態(tài)碼都提供了關(guān)于請求過程中的特定信息，幫助開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員診斷問題并優(yōu)化應(yīng)用性能。理解這些狀態(tài)碼對于有效的 Web 開發(fā)至關(guān)重要。