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HTTP系列 HTTP协议是一个渣男👦-主动,不负责,不拒绝

最近在找工作,所以,来收获一下赞👍,只是本人一些看法,如有出入,请评论

HTTP协议是一个渣男👦-主动,不负责,不拒绝

从链路层⛓️到IP层再到TCP/UDP层,再到应用层。HTTP是我们经常使用的协议,一个小白,刚开始接触的就是HTTP协议。同时这个协议很容易被人忽略。做前端必须要熟悉HTTP协议,做后端就要知道HTTP协议到底怎么来的。怎么工作的,工作原理是什么。总结了一下,HTTP要讲的东西蛮多的,基本上环环相扣,从简单的HTTP到安全HTTPS,HTTP状态码,基于流的HTTP2.0,缓存技术等等。简单吗?不简单!复杂吗?超复杂。应用层协议一窝蜂,天天有不同,google开发了QUIC,被官宣的HTTP/3.0,系列最后,一起探讨QUIC。
系列思路:HTTP首部请求与响应报文➡️HTTP状态码➡️GET与POST方法,PUT、DELETE➡️HTTP缓存机制➡️HTTP2.0➡️HTTPS➡️QUIC🔚

HTTP随想

URL与URI 统一资源定位符©️与统一资源标识符©️

URI,用字符串标识某一互联网资源,而URL表示资源的地点(互联网上所处的位置)。

HTTP 协议用于客户端和服务器端之间的通信

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。怎么通信呢?HTTP先请求,发出请求报文,服务器响应这个请求并返回,这是个怎么样的过程呢?例如,在浏览器输入"https://www.baidu.com",浏览器将这个域名发送给DNS服务器,DNS解析IP地址(后面会,另开一篇文章讲述DNS),接下来,就是解析了IP地址,就到传输层TCP链接,剩下就是TCP的事情了。

HTTP是不保存状态的协议 不负责(从来都不做持久化处理) 渣男行为一

HTTP是一个无状态协议,它自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。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或响应报文的信息。这是为了处理大量的事务,确保协议的可伸缩性,故意把HTTP协议设计得如此简单,明了。
而且每次请求响应之后,TCP就断开了链接🔗,为了做这一点小事,TCP三次握手🤝四次挥手🙋,有点付出和收获不成正比。那怎么着?

keep-alive保持持久链接🔗 HTTP1.1 旨在建立1⃣️次TCP链接后,进行多次请求和响应的交互

任意一端没有明确提出断开链接,则保持TCP链接状态。从慢启动到快速🔜发送,再到拥塞重启,再到快速重传策略,TCP就这样按部就班为客户端和服务端一直服务着。那么持久链接有什么好处呢?

  • 管线化: 多数请求发送,不一定要等待响应再发送请求(这个在HTTP2.0,稍后会重点讲一讲)

keep-Alive:timeout=15,max=100 表示15ms内无请求则断开,100ms后,一定断开
前面讲得有点,emmm,笼统?接下来,要真正理解HTTP,要从HTTP的报文说起

HTTP请求 我请求做某事的时候,还是很有交代的

HTTP协议是基于TCP协议的,所以它使用面向连接的方式发送请求,通过stream二进制流的方式传给对方。当然了,到了TCP层,它会把二进制流变成一个报文段发送给服务器。
HTTP报文大概分为三大部分。第一部分是请求行,第二部分是请求的首部,第三部分是请求的正文实体。先来看看请求的格式。

请求格式

HTTP协议的请求和响应报文中必定包含HTTP首部。首部内容为客户端和服务器分别处理请求和响应提供所需要的信息。

HTTP请求报文 方法、URL、HTTP版本、HTTP字段等部分构成

在讲解报文之前,先来看一下浏览器抓取的报文

请求与响应报文
通用报文与响应报文

请求报文头

请求报文
请求报文

从上图来看,在浏览器抓取的报文中,包括3⃣️种首部字段,但是这里有4⃣️种介绍

  • 通用首部字段(General): 请求报文和响应报文两方都会使用的首部 但是上图并没有体现
  • 响应首部字段(Response Headers): 从服务端向客户端返回🔙响应报文时使用的首部。补充了相应的附加内容,也会要求客户端附加额外的内容信息
  • 请求首部字段(Request Headers): 从客户端向服务器端发送请求报文时使用的首部。补充了请求的附加内容、客户端信息、响应内容相关优先级
  • 实体首部字段(Entity Header Fields): 针对请求报文和响应报文的实体部分使用的首部。补充了资源内容的更新时间等与实体相关的信息

介绍HTTP/1.1 首部字段:
1⃣️首部通用字段解读

首部字段名 说明
Cache-Control 控制缓存行为⚠️(这是客户端和服务器协商缓存处理,下面会持续说明)
Connection 逐跳首部、连接🔗管理
Date 创建报文的日期时间
Pragma 报文指令
Trailer 报文末端的首部一览
Transfer-Encoding 指定报文主体的传输方式
Upgrade 升级为其他协议
Via 代理服务器的相关信息
Warning 错误通知❌

2⃣️请求首部字段解读

首部字段 说明
Accept 用户代理可处理的媒体类型
Accept-Charset 优先字符集
Accept-Encoding 优先内容编码
Accept-Language 优先语言
Authorization Web认证信息
Expect 期待服务器的特定行为
From 用户的电子邮箱📮地址
Host 请求资源所在服务器
If-Match 比较实体标记(Etag)(Etag是一个重点的内容)
If-Modified-Since 比较资源的更新时间
If-None-Match 比较实体标记(与If-Match相反)
If-Range 资源未更新时发送实体Byte的范围请求
If-Unmodified-Since 比较资源的更新时间
Max-Forwards 最大传输逐跳数
Proxy-Authorization 代理服务器要求客户端的认证信息
Range 实体的字节范围请求
Referer 对请求中的URI的原始获取方(原始)
TE 传输编码的优先级
User-Agent HTTP客户端信息(这里搞一下伪造)

3⃣️响应首部字段解读

首部字段 说明
Accept-Ranges 是否接受字节范围请求
Age 推算资源创建经过时间
ETag 资源匹配信息
Location 令客户端重定向至指定URI
Proxy-Authenicate 代理服务器对客户端的认证信息
Retry-After 对再次发起请求的时机要求
Server HTTP服务器的安装信息
Vary 代理服务器缓存的管理信息
WWW-Authenticate 服务器对客户端的认证信息

4⃣️实体首部字段

首部字段 说明
Allow 资源可支持的HTTP方法
Content-Encoding 实体主体适用的编码方式
Content-Language 实体主体的自然语言
Content-Length 实体主体的大小
Content-Location 替代对应资源的URI
Content-MD5 实体主体的报文摘要
Content-Range 实体主体的位置范围
Content-Type 实体主体的媒体📺类型
Expires 实体主体过期的日期时间
Last-Modified 资源的最后修改日期时间

首部的字段一定有存在的意义的,不会无端端就会存在的。
好了,首部的字段都简介完了,接下来讲讲 POST、GET、PUT与DELETE

HTTP请求方法 POST、GET、PUT与DELETE 满足增删查改

这几个方法,其实一个熟悉前端的,再熟悉不过。

  • GET: 去服务器获取一些资源。
request Header:
GET /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com

response Headers:
index.html
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对于网页访问来讲,要获取的资源往往是一个页面📃。其实也有很多其他的格式,比如说返回一个JSON字符串,要返回什么,由服务器端决定。

  • POST: 主动告诉服务端一些信息,而非获取。要告诉服务端什么呢?一般方法会有参数写明。一般会放在正文中。正文可以有各种各样的格式,常见JSON
request Header:
POST /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com
Content-Type:text/html
Content-Length:1880

response Headers:
返回index.html接受数据后的处理结果
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  • PUT: 向指定资源的位置上传最新内容。但是HTTP服务器往往是不允许上传文件的,所以PUT和POST就都变成了要传给服务器东西的方法
request Header:
PUT /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com
Content-Type:text/html
Content-Length:1880

response Headers:
HTTP/1.1 204 No Content 表示该html已经存在服务器上了
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POST往往用来创建一个资源,而PUT往往是用来修改一个资源的
举个🌰: ☁️云主机已经创建了,想打一个标签,说明这个☁️云主机是生产环境的,另外一个云主机是测试环境的。那怎么修改这个标签呢?往往用PUT。

  • DELETE: 删除资源,要删除一个云主机,就用DELETE 返回状态码204 No Content

  • OPTIONS: 针对URI指定的资源支持的方法

request Header:
OPTIONS * HTTP/1.1
Host:www.baidu.com

response Headers:
HTTP/1.1 200 OK
Allow: GET,POST,HEAD,OPTIONS...
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  • CONNECT: 要求用隧道协议连接代理。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)和TLS(Transport Layer Security)协议把通信内通加密🔐后经网络隧道传输
CONNECT 代理服务器名: 端口号 HTTP版本

request header:
CONNECT proxy.ibm.com:8080 HTTP/1.1
Host:proxy.ibm.com

response header:
HTTP/1.1 200 OK
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面试官:谈谈GET和POST的区别?

um...何必呢?其实我们都知道,HTTP是基于TCP🔗链接的,所以所有的方法,都是可以自己写的,只不过基于标准我们一起定义了上述几种请求方法。所以对于GET和POST请求,上面的说法是正确的,都是从服务器上拿资源。看似GET只能某种获取资源,但是同样他也能告知服务器参数,已经需要的资源处理结果。POST同样,只不过,在万维网的世界里,GET请求做事要做出面在url上填参数,而POST就不会,而是把东西都放在肚子里,到了服务器端,再跟服务器说。当然,也可以在POST上的url填参数,不过这样做有点,暴露信息,何必呢?

当然HTTP对GET和POST参数的传递渠道提出了要求(url或者request body)。GET请求比较苦逼,URL,也就是浏览器会限制🚫长度在2K个字节,而(大多数)服务器最多处理64K字节大小的url。超过部分,恕不处理(臣妾做不到啊!)。所以,要是在GET请求URL大量写入参数,服务器,处理不了...就GG,而且,URL也填不了那么多啊。如果使用request body,有些服务器会处理,但是有些服务器就直接忽略,根据get请求,服务器处理的方法也不同。

所以我说,基于TCP连接的GET和POST其实没什么差别,只是HTTP标准让他们出现了差别。
所以面试官错了吗?因为HTTP标准就这点区别?并不是,其实基于TCP连接, GET会产生一个TCP数据包,POST会产生两个TCP数据包

  • 对于GET方式的请求,浏览器会把http header和data一并发送出去,服务器响应200 OK返回数据。
  • 对于POST方式请求,浏览器会先发送header,服务器响应100 continue,表示,来!我们可以发送数据了。浏览器再去亲吻服务器,服务器就响应200

因为POST需要两步,所以时间上会消耗一点,但是资源就不会被浪费。
所以,这时候面试官会说什么,真棒👍

HTTP响应返回的构建

HTTP返回的报文有一定的格式

http返回报文格式
http返回报文格式

状态码会说明请求的结果,原因。在服务器构建好HTTP报文后,接下来就会将这个报文交给Socket去发送,交给TCP层,让TCP层将返回的HTML也分成一个个小的段,并且保证每个段都可达。就是将请求的流程反着走一遍,走的路径不一定相同,毕竟路由也有路由策略。到了客户端,就会根据TCP头中的端口号,发给相应的进程。

HTTP状态码

http状态码
http状态码,从报文头一一分析

从报文头,我们都能看到这个 status 200 ok,那究竟还有什么其他的状态码吗?多到你怀疑人生...🤨

1XX Informational 接收的请求正在处理 (在忙呢在忙呢💦)

100 Continue

  • 行为: HTTP/1.1 协议里设计100状态码目的是,在客户端发送Request Message之前,HTTP/1.1协议允许客户端先判定服务器是否愿意接受客户端发来的消息主体(基于Request Headers)
  • 含义: 即Client和Server在POST较大数据之前,允许双方”握手🤝“,如果匹配上了,Client才开始发送(较大)数据。这样降低资源开销。因为如果客户端直接发送请求数据,但是服务器又将该请求拒绝,这样,数据就浪费了。
  • 操作: 如果预期等待100-continue的应答,那么它发的请求必须包含一个"Expect:100-continue"的头域

100_continue
客户端Request Header
所以,客户端一般要发送较大的POST请求时,会先发一个100-continue的请求,就像上面说的那样。

101 Switching Protocols
表示访问当前资源需要更换协议进行数据传输

101_Switching_Protocols
当前资源需要更换协议进行数据传输

2XX 你的请求已经被服务器正确处理✅ (没问题🆗)

200 🆗
请求被服务器成功处理,服务器会根据不同的请求方式返回结果

201 Created
请求已经被实现了,而且有一个新的资源已经依据请求的需求建立了,且其URI已经随Location头信息返回。

201_created
201 created

204 No Content
1⃣️服务器已经完成了处理,但是不需要返回响应体(no content)
2⃣️与200状态,没有实体返回的区别在于,浏览器处理204的状态码,只是回去读取报文头的更新信息,若UA是一个浏览器,请求的时候 <a href="xxx">标签形式,204是不会发生页面跳转的。但是相对应的200会。
RFC原文描述

NoContent_204
原文描述
206 Partial Content http下载
1⃣️表示客户端发起了范围请求,而服务器只对其中一部分的请求成功处理了
2⃣️此时客户端请求,必须包含有range字段,而服务端报文中,必须包含有Content-Range指定的实体内容(entity)
206_partial_content
范围请求

客户端发请求时对应的Range,服务器端响应时对应的是Content-Range

Range字段含义:

  • bytes=SSS-RRR 有头有尾,表示S-R字节范围的内容 下载
  • -RRR,表示最后RRR字节的内容 下载
  • SSS-,表示从SSS字节开始到文件结束部分的内容 下载
  • 0-0,-1,表示第一个和最后一个字节
  • SSS1-RRR1,SSS2-RRR2同时指定几个范围 下载

Content-Range:
用于响应头,在发出带Range的请求后,服务器会在Content-Range头部返回当前接受的范围和文件的总大小

Content-Range:bytes(unit first byte pos) - [last byte pos]/[entity length]

Content-Range:bytes 0-499/244242
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0-499是指响应当前的请求数据范围,244242表示文件的总大小。响应完成后,返回的响应头内容也不同

HTTP/1.1 200 OK (不使用断点续传方式)
HTTP/1.1 206 Partial Content (使用断点续传方式)
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会出现错误吗?传文件最容易出错!

增强校验

举个🌰 终端💻发起续传请求时,URL对应的文件内容服务端已经发生了变化,此时续传的数据肯定是错误的。如何解决这个问题呢?显然此时需要有一个标识文件唯一性的方法。
在 RFC2616 中也有相应的定义,比如实现 Last-Modified 来标识文件的最后修改时间,这样即可判断出续传文件时是否已经发生过改动。同时 FC2616 中还定义有一个 ETag 的头,可以使用 ETag 头来放置文件的唯一标识。
我们来看看文件发生变化之后会触动什么首部字段改变。要知道,首部字段就是告知两端信息的变化的。

  • Last-Modified: 与If-Modified-Since一样都是用于记录📝页面最后修改时间的HTTP头信息的。而Last-Modified是由服务器往客户端发送的HTTP头,而If-Modified-Since则是由客户端往服务器发送的头部信息。

可以看到,再次请求本地存在的缓存页面时, 客户端会通过If-Modified-Since头将先前服务器端发过来的Last-Modified最后修改时间戳发送回去 这是为了让服务器端进行验证,通过这个时间戳判断客户端的页面是否最新,如果不是最新的,则返回新的内容,如果是最新的,则返回304 Not Modified,告诉客户端本地cache的页面是最新的。这样,客户端就可以直接从本地加载页面了,这样在网路上传输的数据就会大大减少,同时也减轻了服务器的负担。

  • Etag(Entity Tags): 主要为了解决Last-Modified无法解决的一些问题(什么问题?)
  1. 一些文件也许会周期性更改,但是内容不变(仅仅修改了时间),这时候,并不希望客户端会认为这个文件被改变了,而重新GET
  2. 某些文件修改频繁,例如在秒以下的单位时间内修改了N次,而,If-Modified-Since能检查到的粒度是s级的,这种修改无法判断
  3. 某些服务器不能精确得到文件的最后修改时间

etag: "36BE3457520CDFD54CA910564E580EAE" http/1.1引入Etag,唯一的标识,表示文件的版本。

  • If-Range: 判断实体是否发生改变,如果未改变,服务器发送客户端丢失的一部分,否则发送整个实体。一般格式
If-Range:Rtag|HTTP-Date

If-Range: "36BE3457520CDFD54CA910564E580EAE"
If-Range: Fri, 22 Feb 2019 03:45:02 GMT
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也就是说,If-Range可以使用Etag或者Last-Modified返回的值。当没有Etag却有Last-Modified时,可以把Last-Modified作为If-Range字段的值

If-Range必须与Range配套使用。如果请求报文中没有Range,那么If-Range就会被忽略。如果服务器不支持If-Range,那么Range就会被忽略掉。

如果请求报文中的Etag与服务器目标内容的Etag相等,即没有发生变化,那么应答就是206。如果发生了变化,应答报文的状态码为200。

其他用于增强校验的HTTP头信息: If-Match/If-None-Match、If-Modified-Since/If-Unmodified-Since

工作: Etag由服务器端生成,客户端通过If-Range条件判断请求来验证资源是否修改。
➡️第一次请求:发起get,服务器处理请求,返回文件内容以及相应的header,其中包括Etag,状态码200 ➡️第二次请求: 发起get,同时发送If-Range,服务端判断Etag和计算出来的Etag是否匹配,匹配206,不匹配200

为了保证资源可靠,首部字段也很给力。

3XX 服务器端已经接受到了请求,客户端必须对请求进行一些特殊的处理之后,才能顺利完成此处请求

301 Move Permaneltly 永久重定向
301出现,表示请求的URL资源已经被分配了新的定位符,

  • HEAD请求下,必须在头部Location字段中明确指出新的URI
  • 除了有Location字段外,还需要在响应体中,附上永久性的URI的连接文本
  • 若是客户使用POST请求,服务端若是使用重定向,则需要经过客户同意
  • 对于301来说,资源除非额外指定,否则默认都是可缓存的

301_move_permaneltly
资源永久重定向

⭕️实际场景,使用http访问一些https资源的时候,浏览器设置了自动重定向https,那么首次访问就会返回301状态码

302 Found 临时重定向

  • 302临时重定向,只对本次的请求进行重定向
  • 若用户将本URI收藏起来,不去修改书签🔖中的指向(只是暂时的)
  • 重定向的时候,RFC规范规定,不会去改变请求的方式。但实际上,很多现存的浏览器都直接将302响应视为303响应,并且在重定向的时候,使用GET方式返回报文中Location字段指明的URL
  • 对于资源缓存,只有Cache-Control或Expires中进行了指定的情况下,这个响应才是可缓存的

302_Found
资源临时重定向

⭕️实际场景:使用网站端地址,访问的时候就会临时重定向到我们压缩前地址指向的页面

303 See Other存在着另一个资源URI(重定向)

  • 表明用户请求的资源,还存在着另一个URI,其实也是重定向的含义

303_see_other
303

304 Not Modified 我从来都没变
这个乱入的状态码, 硬生生成了HTTP界的一股清流。他与重定向无关。表示1⃣️本次请求命中了缓存策略,客户端可以直接从本地缓存中取出内容2⃣️304状态码返回时,不包含任何响应的主体部分

304_未改变
资源未改变

307 Temporary Redirect

  • HTTP/1.1文档中307状态码相当于HTTP1.0文档中的302状态码
  • 当客户端的POST受到服务端的307响应时,需要跟用户询问是否应该在新的URI发起POST方法。307遵循浏览器标准,不会将POST改为GET。(听话的好孩子👦)

http1.0和http1.1都规定,若客户端发送的是非GET或者HEAD请求,响应头中携带301或302的时候,浏览器不会自动进行重定向,而是需要询问用户,因此此时请求的情况已经发生了变化

301,参考RFC文档说明:

301_http1.1
301httpRFC说明

302,RFC http1.0文档说明

302_http1.0
302httpRFC说明
302,RFC http1.1文档说明

302_http1.1
302http1.1RFC说明

但是⭕️实际场景,所有的浏览器都会默认把POST请求直接改为GET请求
301会将旧网址替换后重定向的网址,而302则会保留就有的网页内容(毕竟是暂时的,说不好什么时候又改回来,还是自己留一份比较好)

4XX 表明客户端是发生错误的原因所在(❌)

400 BAD REQUEST
1⃣️表示该请求报文中存在语法错误,导致服务器无法理解该请求。客户端需要修改请求的内容后再次发送请求
2⃣️一般也可以用于用户提交的表单内容不完全正确,服务端也可以用400响应客户(你TM错了❌)

400_Bad_request
Bad Request

401 UNAUTHORIZED未授权
1⃣️该状态码表示发送的请求需要有通过HTTP认证
2⃣️当客户端再次请求该资源的时候,需要在请求头中的Authorization包含认证信息

验证失败返回401

401_unauthorized
Unauthorized

客户端主动提供Authorization信息

401_提供authorization信息
客户端主动提供Authorization信息

3⃣️www-authenticate:Basic表示一种简单的,有效的用户身份认证技术

Basic 验证过程简述

1⃣️客户端访问一个受http基本认证保护的资源
2⃣️服务器返回401状态码,要求客户端提供用户名和密码进行认证(验证失败的时候,响应头会加上WWW-Authenticate Basic realm="请求域")

401 Unauthorized
WWW-Authenticate:Basic realm="wallyworld"
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3⃣️客户端将输入的用户名密码用Base64进行编码后,采用非加密的明文方式传送给服务器

Authorization:Basic xxxxxxxxx
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4⃣️服务器将Authorization头中的用户名密码并取出,进行验证,如果验证成功,则返回相应的资源。如果认证失败,则仍返回401状态,要求重新进行认证

403 FORBIDDEN
1⃣️该状态码明显被服务器拒绝了❌
2⃣️服务器没有必要给出拒绝的详细理由,但如果想做说明的话,可以在实体的主体部分原因进行描述
3⃣️未获得文件系统的访问权限,访问权限出现某些问题,从未授权的发送源IP地址试图访问等情况都有可能发生403响应

404 Not Found
无法找到指定资源,通常也被服务端用户表示不想透露请求失败原因

405 Method Not Allowed
表示该资源不支持该形式的请求方式,在Response Header中返回Allow字段,携带支持的请求方式

405-Method Not Allowed
405method Not Allowed

412 Precondition Failed
在请求报文中的If-xxx字段发送到服务端后,服务端发现没有匹配上。比如 If-Match:asfdfasfsd,希望匹配ETag值

412-匹配不上
412没有匹配上

5XX表示服务器本身发生错误

500 Internal Server Error
表示服务器端在处理客户端请求的时候,服务器内部发生了错误(以前遇到这个问题都是代码出错了)

500服务端错误

502 Bad GateWay
1⃣️表示连接服务器的边界路由器出问题,导致不能到达(就网关路由出错)

502—网关错误
网关不可达

503 Service Unavaliable
1⃣️该状态码表示服务器已经处于一个超负荷的一个状态,或者所提供的服务暂时不能够正常使用
2⃣️若服务器端能够事先得知服务恢复时间,可以在返回503状态码的同时,把恢复时间写入Retry-After字段中
3⃣️要是没有Retry-After,那么客户端会把这个状态码处理成500

好了,讲了POST,GET等请求和状态码以及首部字段,接下来该讲缓存机制了。篇幅有限,要是获赞超过200😄,下一篇将讲述 我为渣男负责系列之缓存机制

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