淺談Http協議和Tcp/Ip

作者：王奎            我的博客：www.marksaas.com

HTTP(HyperText Transfer Protocol):超文本傳輸協議，是一種在互聯網上廣泛使用的一種網絡協議，設計Http協議最初的目的是爲了是爲了提供一種接受和發佈html頁面的一種方法。通過HTTP或者HTTPS協議請求的資源由統一資源標示符（Uniform Resource Identifiers，URI）來標識。

請求信息：

發出的請求信息包括以下幾個

• 請求行
  • 例如GET /images/logo.gif HTTP/1.1，表示從/images目錄下請求logo.gif這個文件。
• （請求）頭，
  • 例如Accept-Language: en
• 空行
• 其他消息體

請求行和標題必須以<CR><LF>作爲結尾。空行內必須只有<CR><LF>而無其他空格。在HTTP/1.1協議中，所有的請求頭，除Host外，都是可選的。

請求方法：

HTTP/1.1協議中共定義了八種方法（也叫“動作”）來以不同方式操作指定的資源：

• OPTIONS：這個方法可使服務器傳回該資源所支持的所有HTTP請求方法。用'*'來代替資源名稱，向Web服務器發送OPTIONS請求，可以測試服務器功能是否正常運作。

• HEAD：與GET方法一樣，都是向服務器發出指定資源的請求。只不過服務器將不傳回資源的本文部份。它的好處在於，使用這個方法可以在不必傳輸全部內容的情況下，就可以獲取其中“關於該資源的信息”（元信息或稱元數據）。

• GET：向指定的資源發出“顯示”請求。使用GET方法應該只用在讀取數據，而不應當被用於產生“副作用”的操作中，例如在Web Application中。其中一個原因是GET可能會被網絡蜘蛛等隨意訪問。

• POST：向指定資源提交數據，請求服務器進行處理（例如提交表單或者上傳文件）。數據被包含在請求本文中。這個請求可能會創建新的資源或修改現有資源，或二者皆有。

• PUT：向指定資源位置上傳其最新內容。

• DELETE：請求服務器刪除Request-URI所標識的資源。

• TRACE：回顯服務器收到的請求，主要用於測試或診斷。

• CONNECT：HTTP/1.1協議中預留給能夠將連接改爲管道方式的代理服務器。通常用於SSL加密服務器的鏈接（經由非加密的HTTP代理服務器）。

方法名稱是區分大小寫的。當某個請求所針對的資源不支持對應的請求方法的時候，服務器應當返回狀態碼405（Method Not Allowed），當服務器不認識或者不支持對應的請求方法的時候，應當返回狀態碼501（Not Implemented）。

HTTP服務器至少應該實現GET和HEAD方法，其他方法都是可選的。當然，所有的方法支持的實現都應當符合下述的方法各自的語義定義。此外，除了上述方法，特定的HTTP服務器還能夠擴展自定義的方法。例如：

• PATCH（由RFC5789指定的方法）:用於將局部修改應用到資源。
• 響應

• 在接收和解釋請求消息後，服務器返回一個HTTP響應消息。

  HTTP響應也是由三個部分組成，分別是：狀態行、消息報頭、響應正文
  1、狀態行格式如下：
  HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF
  其中，HTTP-Version表示服務器HTTP協議的版本；Status-Code表示服務器發回的響應狀態代碼；Reason-Phrase表示狀態代碼的文本描述。
  狀態代碼有三位數字組成，第一個數字定義了響應的類別，且有五種可能取值：
  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
  常見狀態代碼、狀態描述、說明：
  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
  eg：HTTP/1.1 200 OK （CRLF）

報頭信息：

  HTTP消息由客戶端到服務器的請求和服務器到客戶端的響應組成。請求消息和響應消息都是由開始行（對於請求消息，開始行就是請求行，對於響應消息，開始行就是狀態行），消息報頭（可選），空行（只有CRLF的行），消息正文（可選）組成。

HTTP消息報頭包括普通報頭、請求報頭、響應報頭、實體報頭。
每一個報頭域都是由名字+“：”+空格+值 組成，消息報頭域的名字是大小寫無關的。

1、普通報頭
在普通報頭中，有少數報頭域用於所有的請求和響應消息，但並不用於被傳輸的實體，只用於傳輸的消息。
eg：
Cache-Control   用於指定緩存指令，緩存指令是單向的（響應中出現的緩存指令在請求中未必會出現），且是獨立的（一個消息的緩存指令不會影響另一個消息處理的緩存機制），HTTP1.0使用的類似的報頭域爲Pragma。
請求時的緩存指令包括：no-cache（用於指示請求或響應消息不能緩存）、no-store、max-age、max-stale、min-fresh、only-if-cached;
響應時的緩存指令包括：public、private、no-cache、no-store、no-transform、must-revalidate、proxy-revalidate、max-age、s-maxage.
eg：爲了指示IE瀏覽器（客戶端）不要緩存頁面，服務器端的JSP程序可以編寫如下：response.sehHeader("Cache-Control","no-cache");
//response.setHeader("Pragma","no-cache");作用相當於上述代碼，通常兩者//合用
這句代碼將在發送的響應消息中設置普通報頭域：Cache-Control:no-cache

Date普通報頭域表示消息產生的日期和時間

Connection普通報頭域允許發送指定連接的選項。例如指定連接是連續，或者指定“close”選項，通知服務器，在響應完成後，關閉連接

2、請求報頭
請求報頭允許客戶端向服務器端傳遞請求的附加信息以及客戶端自身的信息。
常用的請求報頭
Accept
Accept請求報頭域用於指定客戶端接受哪些類型的信息。eg：Accept：image/gif，表明客戶端希望接受GIF圖象格式的資源；Accept：text/html，表明客戶端希望接受html文本。
Accept-Charset
Accept-Charset請求報頭域用於指定客戶端接受的字符集。eg：Accept-Charset:iso-8859-1,gb2312.如果在請求消息中沒有設置這個域，缺省是任何字符集都可以接受。
Accept-Encoding
Accept-Encoding請求報頭域類似於Accept，但是它是用於指定可接受的內容編碼。eg：Accept-Encoding:gzip.deflate.如果請求消息中沒有設置這個域服務器假定客戶端對各種內容編碼都可以接受。
Accept-Language
Accept-Language請求報頭域類似於Accept，但是它是用於指定一種自然語言。eg：Accept-Language:zh-cn.如果請求消息中沒有設置這個報頭域，服務器假定客戶端對各種語言都可以接受。
Authorization
Authorization請求報頭域主要用於證明客戶端有權查看某個資源。當瀏覽器訪問一個頁面時，如果收到服務器的響應代碼爲401（未授權），可以發送一個包含Authorization請求報頭域的請求，要求服務器對其進行驗證。
Host（發送請求時，該報頭域是必需的）
Host請求報頭域主要用於指定被請求資源的Internet主機和端口號，它通常從HTTP URL中提取出來的，eg：
我們在瀏覽器中輸入：http://www.guet.edu.cn/index.html
瀏覽器發送的請求消息中，就會包含Host請求報頭域，如下：
Host：www.guet.edu.cn
此處使用缺省端口號80，若指定了端口號，則變成：Host：www.guet.edu.cn:指定端口號
User-Agent
我們上網登陸論壇的時候，往往會看到一些歡迎信息，其中列出了你的操作系統的名稱和版本，你所使用的瀏覽器的名稱和版本，這往往讓很多人感到很神奇，實際上，服務器應用程序就是從User-Agent這個請求報頭域中獲取到這些信息。User-Agent請求報頭域允許客戶端將它的操作系統、瀏覽器和其它屬性告訴服務器。不過，這個報頭域不是必需的，如果我們自己編寫一個瀏覽器，不使用User-Agent請求報頭域，那麼服務器端就無法得知我們的信息了。
請求報頭舉例：
GET /form.html HTTP/1.1 (CRLF)
Accept:image/gif,image/x-xbitmap,image/jpeg,application/x-shockwave-flash,application/vnd.ms-excel,application/vnd.ms-powerpoint,application/msword,*/* (CRLF)
Accept-Language:zh-cn (CRLF)
Accept-Encoding:gzip,deflate (CRLF)
If-Modified-Since:Wed,05 Jan 2007 11:21:25 GMT (CRLF)
If-None-Match:W/"80b1a4c018f3c41:8317" (CRLF)
User-Agent:Mozilla/4.0(compatible;MSIE6.0;Windows NT 5.0) (CRLF)
Host:www.guet.edu.cn (CRLF)
Connection:Keep-Alive (CRLF)
(CRLF)

3、響應報頭
響應報頭允許服務器傳遞不能放在狀態行中的附加響應信息，以及關於服務器的信息和對Request-URI所標識的資源進行下一步訪問的信息。
常用的響應報頭
Location
Location響應報頭域用於重定向接受者到一個新的位置。Location響應報頭域常用在更換域名的時候。
Server
Server響應報頭域包含了服務器用來處理請求的軟件信息。與User-Agent請求報頭域是相對應的。下面是
Server響應報頭域的一個例子：
Server：Apache-Coyote/1.1
WWW-Authenticate
WWW-Authenticate響應報頭域必須被包含在401（未授權的）響應消息中，客戶端收到401響應消息時候，併發送Authorization報頭域請求服務器對其進行驗證時，服務端響應報頭就包含該報頭域。
eg：WWW-Authenticate:Basic realm="Basic Auth Test!"  //可以看出服務器對請求資源採用的是基本驗證機制。

4、實體報頭
請求和響應消息都可以傳送一個實體。一個實體由實體報頭域和實體正文組成，但並不是說實體報頭域和實體正文要在一起發送，可以只發送實體報頭域。實體報頭定義了關於實體正文（eg：有無實體正文）和請求所標識的資源的元信息。
常用的實體報頭
Content-Encoding
Content-Encoding實體報頭域被用作媒體類型的修飾符，它的值指示了已經被應用到實體正文的附加內容的編碼，因而要獲得Content-Type報頭域中所引用的媒體類型，必須採用相應的解碼機制。Content-Encoding這樣用於記錄文檔的壓縮方法，eg：Content-Encoding：gzip
Content-Language
Content-Language實體報頭域描述了資源所用的自然語言。沒有設置該域則認爲實體內容將提供給所有的語言閱讀
者。eg：Content-Language:da
Content-Length
Content-Length實體報頭域用於指明實體正文的長度，以字節方式存儲的十進制數字來表示。
Content-Type
Content-Type實體報頭域用語指明發送給接收者的實體正文的媒體類型。eg：
Content-Type:text/html;charset=ISO-8859-1
Content-Type:text/html;charset=GB2312
Last-Modified
Last-Modified實體報頭域用於指示資源的最後修改日期和時間。
Expires
Expires實體報頭域給出響應過期的日期和時間。爲了讓代理服務器或瀏覽器在一段時間以後更新緩存中(再次訪問曾訪問過的頁面時，直接從緩存中加載，縮短響應時間和降低服務器負載)的頁面，我們可以使用Expires實體報頭域指定頁面過期的時間。eg：Expires：Thu，15 Sep 2006 16:23:12 GMT
HTTP1.1的客戶端和緩存必須將其他非法的日期格式（包括0）看作已經過期。eg：爲了讓瀏覽器不要緩存頁面，我們也可以利用Expires實體報頭域，設置爲0，jsp中程序如下：response.setDateHeader("Expires","0");

　TPC/IP協議是傳輸層協議，主要解決數據如何在網絡中傳輸，而HTTP是應用層協議，主要解決如何包裝數據。

關於TCP/IP和HTTP協議的關係，網絡有一段比較容易理解的介紹：“我們在傳輸數據時，可以只使用（傳輸層）TCP/IP協議，但是那樣的話，如果沒有應用層，便無法識別數據內容，如果想要使傳輸的數據有意義，則必須使用到應用層協議，應用層協議有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定義應用層協議。WEB使用HTTP協議作應用層協議，以封裝HTTP 文本信息，然後使用TCP/IP做傳輸層協議將它發到網絡上。”


　　術語TCP/IP代表傳輸控制協議/網際協議，指的是一系列協議。“IP”代表網際協議，TCP和UDP使用該協議從一個網絡傳送數據包到另一個網絡。把IP想像成一種高速公路，它允許其它協議在上面行駛並找到到其它電腦的出口。TCP和UDP是高速公路上的“卡車”，它們攜帶的貨物就是像HTTP，文件傳輸協議FTP這樣的協議等。 
    你應該能理解，TCP和UDP是FTP，HTTP和SMTP之類使用的傳輸層協議。雖然TCP和UDP都是用來傳輸其他協議的，它們卻有一個顯著的不同：TCP提供有保證的數據傳輸，而UDP不提供。這意味着TCP有一個特殊的機制來確保數據安全的不出錯的從一個端點傳到另一個端點，而UDP不提供任何這樣的保證。
    HTTP(超文本傳輸協議)是利用TCP在兩臺電腦(通常是Web服務器和客戶端)之間傳輸信息的協議。客戶端使用Web瀏覽器發起HTTP請求給Web服務器，Web服務器發送被請求的信息給客戶端。
　　下面顯示不同的TCP/IP和其他的協議在最初OSI模型中的位置：


7 應用層 例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
6 表示層 例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
5 會話層 例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
4 傳輸層 例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
3 網絡層 例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25
2 數據鏈路層 例如以太網、令牌環、HDLC、幀中繼、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
1 物理層 例如線路、無線電、光纖、信鴿