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什麼是協議

協議,網絡協議的簡稱,網絡協議是通信計算機雙方必須共同遵從的一組約定。如怎麼樣建立連接、怎麼樣互相識別等。只有遵守這個約定,計算機之間才能相互通信交流。它的三要素是:語法、語義、時序

爲了使數據在網絡上從源到達目的,網絡通信的參與方必須遵循相同的規則,這套規則稱爲協議(protocol),它最終體現爲在網絡上傳輸的數據包的格式。

協議往往分成幾個層次進行定義,分層定義是爲了使某一層協議的改變不影響其他層次的協議。

http協議

超文本傳輸協議(HTTP,HyperText Transfer Protocol)是互聯網上應用最爲廣泛的一種網絡協議。所有的WWW文件都必須遵守這個標準。設計HTTP最初的目的是爲了提供一種發佈和接收HTML頁面的方法。1960年美國人Ted Nelson構思了一種通過計算機處理文本信息的方法,並稱之爲超文本(hypertext),這成爲了HTTP超文本傳輸協議標準架構的發展根基。Ted Nelson組織協調萬維網協會(World Wide Web Consortium)和互聯網工程工作小組(Internet Engineering Task Force )共同合作研究,最終發佈了一系列的RFC,其中著名的RFC 2616定義了HTTP 1.1

1.0 版本

簡介

1996年5月,HTTP/1.0 版本發佈,內容大大增加。

首先,任何格式的內容都可以發送。這使得互聯網不僅可以傳輸文字,還能傳輸圖像、視頻、二進制文件。這爲互聯網的大發展奠定了基礎。

其次,除了GET命令,還引入了POST命令和HEAD命令,豐富了瀏覽器與服務器的互動手段。

再次,HTTP請求和迴應的格式也變了。除了數據部分,每次通信都必須包括頭信息(HTTP header),用來描述一些元數據。

其他的新增功能還包括狀態碼(status code)、多字符集支持、多部分發送(multi-part type)、權限(authorization)、緩存(cache)、內容編碼(content encoding)等。

請求格式

下面是一個1.0版的HTTP請求的例子。

    GET / HTTP/1.0
    User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
    Accept: */*

可以看到,這個格式與0.9版有很大變化。

第一行是請求命令,必須在尾部添加協議版本(HTTP/1.0)。後面就是多行頭信息,描述客戶端的情況。

迴應格式

服務器的迴應如下。

    HTTP/1.0 200 OK 
    Content-Type: text/plain
    Content-Length: 137582
    Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
    Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
    Server: Apache 0.84

迴應的格式是"頭信息 + 一個空行(\r\n) + 數據"。其中,第一行是"協議版本 + 狀態碼(status code) + 狀態描述"。

Content-Type 字段

關於字符的編碼,1.0版規定,頭信息必須是 ASCII 碼,後面的數據可以是任何格式。因此,服務器迴應的時候,必須告訴客戶端,數據是什麼格式,這就是Content-Type字段的作用。

下面是一些常見的Content-Type字段的值。

        text/plain
        text/html
        text/css
        image/jpeg
        image/png
        image/svg+xml
        audio/mp4
        video/mp4
        application/javascript
        application/pdf
        application/zip
        application/atom+xml

這些數據類型總稱爲MIME type,每個值包括一級類型和二級類型,之間用斜槓分隔。

除了預定義的類型,廠商也可以自定義類型。

    application/vnd.debian.binary-package

上面的類型表明,發送的是Debian系統的二進制數據包。

MIME type還可以在尾部使用分號,添加參數。

    Content-Type: text/html; charset=utf-8

上面的類型表明,發送的是網頁,而且編碼是UTF-8。

客戶端請求的時候,可以使用Accept字段聲明自己可以接受哪些數據格式。

    Accept: */*

上面代碼中,客戶端聲明自己可以接受任何格式的數據。

MIME type不僅用在HTTP協議,還可以用在其他地方,比如HTML網頁。

    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8" />
    <!-- 等同於 -->
    <meta charset="utf-8" /> 

Content-Encoding 字段

由於發送的數據可以是任何格式,因此可以把數據壓縮後再發送。Content-Encoding字段說明數據的壓縮方法。

    Content-Encoding: gzip
    Content-Encoding: compress
    Content-Encoding: deflate

客戶端在請求時,用Accept-Encoding字段說明自己可以接受哪些壓縮方法。

    Accept-Encoding: gzip, deflate

缺點

HTTP/1.0 版的主要缺點是,每個TCP連接只能發送一個請求。發送數據完畢,連接就關閉,如果還要請求其他資源,就必須再新建一個連接。

TCP連接的新建成本很高,因爲需要客戶端和服務器三次握手,並且開始時發送速率較慢(slow start)。所以,HTTP 1.0版本的性能比較差。隨着網頁加載的外部資源越來越多,這個問題就愈發突出了。

爲了解決這個問題,有些瀏覽器在請求時,用了一個非標準的Connection字段。

    Connection: keep-alive

這個字段要求服務器不要關閉TCP連接,以便其他請求複用。服務器同樣迴應這個字段。

    Connection: keep-alive

一個可以複用的TCP連接就建立了,直到客戶端或服務器主動關閉連接。但是,這不是標準字段,不同實現的行爲可能不一致,因此不是根本的解決辦法。

1.1 版本

1997年1月,HTTP/1.1 版本發佈,只比 1.0 版本晚了半年。它進一步完善了 HTTP 協議,一直用到了20年後的今天,直到現在還是最流行的版本。

持久連接

1.1 版的最大變化,就是引入了持久連接(persistent connection),即TCP連接默認不關閉,可以被多個請求複用,不用聲明Connection: keep-alive。

客戶端和服務器發現對方一段時間沒有活動,就可以主動關閉連接。不過,規範的做法是,客戶端在最後一個請求時,發送Connection: close,明確要求服務器關閉TCP連接。

    Connection: close

目前,對於同一個域名,大多數瀏覽器允許同時建立6個持久連接。

管道機制

1.1 版還引入了管道機制(pipelining),即在同一個TCP連接裏面,客戶端可以同時發送多個請求。這樣就進一步改進了HTTP協議的效率。

舉例來說,客戶端需要請求兩個資源。以前的做法是,在同一個TCP連接裏面,先發送A請求,然後等待服務器做出迴應,收到後再發出B請求。管道機制則是允許瀏覽器同時發出A請求和B請求,但是服務器還是按照順序,先回應A請求,完成後再回應B請求。

Content-Length 字段

一個TCP連接現在可以傳送多個迴應,勢必就要有一種機制,區分數據包是屬於哪一個迴應的。這就是Content-length字段的作用,聲明本次迴應的數據長度。

    Content-Length: 3495

上面代碼告訴瀏覽器,本次迴應的長度是3495個字節,後面的字節就屬於下一個迴應了。

在1.0版中,Content-Length字段不是必需的,因爲瀏覽器發現服務器關閉了TCP連接,就表明收到的數據包已經全了。

分塊傳輸編碼

使用Content-Length字段的前提條件是,服務器發送迴應之前,必須知道迴應的數據長度。

對於一些很耗時的動態操作來說,這意味着,服務器要等到所有操作完成,才能發送數據,顯然這樣的效率不高。更好的處理方法是,產生一塊數據,就發送一塊,採用"流模式"(stream)取代"緩存模式"(buffer)。

因此,1.1版規定可以不使用Content-Length字段,而使用"分塊傳輸編碼"(chunked transfer encoding)。只要請求或迴應的頭信息有Transfer-Encoding字段,就表明迴應將由數量未定的數據塊組成。

    Transfer-Encoding: chunked

每個非空的數據塊之前,會有一個16進制的數值,表示這個塊的長度。最後是一個大小爲0的塊,就表示本次迴應的數據發送完了。下面是一個例子。

    HTTP/1.1 200 OK
    Content-Type: text/plain
    Transfer-Encoding: chunked

    25
    This is the data in the first chunk

    1C
    and this is the second one

    3
    con

    8
    sequence

    0

其他功能

1.1版還新增了許多動詞方法:PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE

另外,客戶端請求的頭信息新增了Host字段,用來指定服務器的域名。

    Host: www.example.com

有了Host字段,就可以將請求發往同一臺服務器上的不同網站,爲虛擬主機的興起打下了基礎。

缺點

雖然1.1版允許複用TCP連接,但是同一個TCP連接裏面,所有的數據通信是按次序進行的。服務器只有處理完一個迴應,纔會進行下一個迴應。要是前面的迴應特別慢,後面就會有許多請求排隊等着。這稱爲"隊頭堵塞"(Head-of-line blocking)。

爲了避免這個問題,只有兩種方法:一是減少請求數,二是同時多開持久連接。這導致了很多的網頁優化技巧,比如合併腳本和樣式表、將圖片嵌入CSS代碼、域名分片(domain sharding)等等。如果HTTP協議設計得更好一些,這些額外的工作是可以避免的。

Http請求數據解釋

請求的數據裏面包含三個部分內容 : 請求行 、 請求頭 、請求體

  • 請求行
POST /examples/servlets/servlet/RequestParamExample HTTP/1.1 //請求路徑

POST :請求方式 ,以post去提交數據

/examples/servlets/servlet/RequestParamExample
請求的地址路徑 , 就是要訪問哪個地方。

HTTP/1.1: 協議版本

  • 請求頭
        Accept: application/x-ms-application, image/jpeg, application/xaml+xml, image/gif, image/pjpeg, application/x-ms-xbap, */*
        Referer: http://localhost:8080/examples/servlets/servlet/RequestParamExample
        Accept-Language: zh-CN
        User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 8.0; Windows NT 6.1; WOW64; Trident/4.0; SLCC2; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.5.30729; .NET CLR 3.0.30729; Media Center PC 6.0; .NET4.0C; .NET4.0E)
        Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
        Accept-Encoding: gzip, deflate
        Host: localhost:8080
        Content-Length: 31
        Connection: Keep-Alive
        Cache-Control: no-cache

Accept: 客戶端向服務器端表示,我能支持什麼類型的數據。
Referer : 真正請求的地址路徑,全路徑
Accept-Language: 支持語言格式
User-Agent: 用戶代理 向服務器表明,當前來訪的客戶端信息。
Content-Type: 提交的數據類型。經過urlencoding編碼的form表單的數據
Accept-Encoding: gzip, deflate : 壓縮算法 。
Host : 主機地址
Content-Length: 數據長度
Connection : Keep-Alive 保持連接
Cache-Control : 對緩存的操作

  • 請求體

瀏覽器真正發送給服務器的數據

發送的數據呈現的是key=value,如果存在多個數據,那麼使用 &firstname=zhang&lastname=sansan

Http響應數據解析

請求的數據裏面包含三個部分內容 : 響應行 、 響應頭 、響應體

    HTTP/1.1 200 OK
    Server: Apache-Coyote/1.1
    Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1
    Content-Length: 673
    Date: Fri, 17 Feb 2017 02:53:02 GMT

    ...這裏還有很多數據...
  • 響應行
        HTTP/1.1 200 OK

HTTP/1.1:協議版本

200:狀態碼

咱們這次交互到底是什麼樣結果的一個code.

200 : 成功,正常處理,得到數據。
403 : for bidden 拒絕
404 : Not Found
500 : 服務器異常

OK:對應前面的狀態碼

  • 響應頭
        Server:  服務器是哪一種類型。  Tomcat

        Content-Type : 服務器返回給客戶端你的內容類型

        Content-Length : 返回的數據長度

        Date : 通訊的日期,響應的時間  
HTTP之狀態碼

狀態代碼有三位數字組成,第一個數字定義了響應的類別,共分五種類別:

1xx:指示信息--表示請求已接收,繼續處理
2xx:成功--表示請求已被成功接收、理解、接受
3xx:重定向--要完成請求必須進行更進一步的操作
4xx:客戶端錯誤--請求有語法錯誤或請求無法實現
5xx:服務器端錯誤--服務器未能實現合法的請求

常見狀態碼

200 OK //客戶端請求成功
400 Bad Request //客戶端請求有語法錯誤,不能被服務器所理解
401 Unauthorized //請求未經授權,這個狀態代碼必須和WWW-Authenticate報頭域一起使用
403 Forbidden //服務器收到請求,但是拒絕提供服務
404 Not Found //請求資源不存在,eg:輸入了錯誤的URL
500 Internal Server Error //服務器發生不可預期的錯誤
503 Server Unavailable //服務器當前不能處理客戶端的請求,一段時間後可能恢復正常

更多狀態碼 http://www.runoob.com/http/http-status-codes.html

Get 和 Post請求區別
  • post
  1. 數據是以流的方式寫過去,不會在地址欄上面顯示。 現在一般提交數據到服務器使用的都是POST

  2. 以流的方式寫數據,所以數據沒有大小限制。
  • get
  1. 會在地址欄後面拼接數據,所以有安全隱患。 一般從服務器獲取數據,並且客戶端也不用提交上面數據的時候,可以使用GET

  2. 能夠帶的數據有限, 1kb大小

HTTP工作原理

HTTP協議定義Web客戶端如何從Web服務器請求Web頁面,以及服務器如何把Web頁面傳送給客戶端。HTTP協議採用了請求/響應模型。客戶端向服務器發送一個請求報文,請求報文包含請求的方法、URL、協議版本、請求頭部和請求數據。服務器以一個狀態行作爲響應,響應的內容包括協議的版本、成功或者錯誤代碼、服務器信息、響應頭部和響應數據。

以下是 HTTP 請求/響應的步驟

1、客戶端連接到Web服務器

一個HTTP客戶端,通常是瀏覽器,與Web服務器的HTTP端口(默認爲80)建立一個TCP套接字連接。

2、發送HTTP請求

通過TCP套接字,客戶端向Web服務器發送一個文本的請求報文,一個請求報文由請求行、請求頭部、空行和請求數據4部分組成。

3、服務器接受請求並返回HTTP響應

Web服務器解析請求,定位請求資源。服務器將資源複本寫到TCP套接字,由客戶端讀取。一個響應由狀態行、響應頭部、空行和響應數據4部分組成。

4、釋放連接TCP連接

若connection 模式爲close,則服務器主動關閉TCP連接,客戶端被動關閉連接,釋放TCP連接;若connection 模式爲keepalive,則該連接會保持一段時間,在該時間內可以繼續接收請求;

5、客戶端瀏覽器解析HTML內容

客戶端瀏覽器首先解析狀態行,查看錶明請求是否成功的狀態代碼。然後解析每一個響應頭,響應頭告知以下爲若干字節的HTML文檔和文檔的字符集。客戶端瀏覽器讀取響應數據HTML,根據HTML的語法對其進行格式化,並在瀏覽器窗口中顯示。

例如:在瀏覽器地址欄鍵入URL,按下回車之後會經歷以下流程

1、瀏覽器向 DNS 服務器請求解析該 URL 中的域名所對應的 IP 地址;

2、解析出 IP 地址後,根據該 IP 地址和默認端口 80,和服務器建立TCP連接;

3、瀏覽器發出讀取文件(URL 中域名後面部分對應的文件)的HTTP 請求,該請求報文作爲 TCP 三次握手的第三個報文的數據發送給服務器;

4、服務器對瀏覽器請求作出響應,並把對應的 html 文本發送給瀏覽器;

5、釋放 TCP連接;

6、瀏覽器將該 html 文本並顯示內容;

參考資料
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