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1、講解Python Web開發，必定離不開HTTP。有多少人知道HTTP的工作流程呢？
2、我們訪問網站，網站服務器把內容反饋給我們。網站服務器是什麼？
3、都說HTTP網站不安全，要變成HTTPS的。如何建立HTTPS網站？
本文就針對以上問題做簡單解答，更詳細的內容請閱讀《Python高效開發實戰――Django、Tornado、Flask、Twisted（第3版）》一書。
HTTP流程
HTTP是Web瀏覽器與Web服務器之間通信的標準協議，是Internet上能夠可靠地交換文件的重要基礎。HTTP的基本交互流程如圖1所示。
圖1 HTTP的基本交互流程
每個HTTP站點都有一個服務器進程監聽着TCP的HTTP端口，HTTP端口默認爲80，也可由服務器進程設置爲其他端口。
當服務器發現有客戶端建立連接並提交了一個 HTTP 請求（Request）後，就根據請求的內容執行相應的操作，並將結果返回給客戶端（Response）。
通常客戶在瀏覽器中發起一次網絡訪問的步驟如下。
（1）輸入網址並按Enter鍵，比如訪問http://mysite:8080/app/index.html。
（2）瀏覽器通過域名系統查詢mysite的真實IP，比如212.34.98.20。
（3）向服務器212.34.98.20的8080端口發起TCP連接請求並建立連接。
（4）發送HTTP請求的內容，包括訪問的地址/app/index.html、訪問方式GET、瀏覽器本身的產品名等。
（5）服務器返回/app/index.html中的數據作爲Response發送給客戶端。如果請求的不是一個文件，則服務器需要執行相應的代碼，動態生成且返回給客戶端。
（6）瀏覽器接收到結果後關閉與服務器的TCP連接。
（7）瀏覽器將接收到的結果呈現在顯示器上。
注意：域名解析本身不是HTTP的一部分，客戶端應在向服務器建立TCP連接之前就通過DNS服務器完成域名解析工作。
以上是最典型的HTTP流程，當今的HTTP版本還允許客戶端在一次HTTP請求完成後不關閉TCP連接，以便第2次發送HTTP請求時複用該連接，從而達到減少系統整體開銷的目的，此技術在HTTP中叫作keep-alive。
基於HTTP的網站開發
經過幾十年的發展，已經出現幾個成熟的處理HTTP的知名Web服務器。
這些Web服務器可以解析（handle）HTTP，當Web服務器接收到一個HTTP請求時，會根據配置的內容返回一個靜態HTML頁面或者調用某些代碼動態生成返回結果。
Web服務器把動態響應（dynamic response）產生的委託（delegate）給其他一些程序，例如Python代碼、JSP（JavaServer Pages）腳本、Servlets、ASP（Active Server Pages）腳本等。
無論它們的目的如何，這些服務器端（server-side）的程序通常會產生一個HTTP響應讓瀏覽器瀏覽。
由於目標操作系統、應用場景及商業目的的不同，當今主流的Web服務器各有特色，將它們的特性簡單地概括如下。
Apache：是世界上用得最多的Web服務器，市場佔有率達60%左右。由於其卓越的性能，Tomcat或JBoss等很多其他Web服務器使用Apache爲自己提供HTTP接口服務。
Nginx：是一款輕量級、高性能的HTTP和反向代理服務器。因它的穩定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統資源的消耗而聞名。
IIS：微軟的Web服務器產品。由於Windows的影響，IIS是目前最流行的Web服務器產品之一，它的最大優勢當然是對微軟ASP.net及其周圍產品的支持。
Tomcat：是一個開源服務器，是Java Servlet 2.2和JavaServer Pages 1.1技術的標準實現。
JBoss：是一個管理EJB的容器和服務器，支持EJB 1.1、EJB 2.0和EJB 3的規範。但JBoss的核心服務不包括支持Servlet、JSP的Web容器，一般與Tomcat或Jetty綁定使用。
當前的主流Web服務器都實現了主流語言的可調用接口標準，這些標準如下。
CGI：Common Gateway Interface，CGI規範允許Web服務器執行外部程序，並將它們的輸出發送給Web瀏覽器，CGI將Web的一組簡單的靜態超媒體文檔變成一個完整的新的交互式媒體。
ISAPI：Internet Server Application Program Interface，是微軟提供的一套面向Web服務的API接口，它能實現CGI提供的全部功能，並在此基礎上進行了擴展，例如提供了過濾器應用程序的接口。
WSGI：Web Server Gateway Interface，是一套專爲Python語言制定的網絡服務器標準接口。本書將要學習的Python Web框架均以WSGI爲基礎標準。
從客戶端瀏覽器的角度來看，它的每次訪問是通過HTTP訪問Web服務器從而獲得某種服務（下載文件、查看頁面、訂購商品等）的，但實際上Web服務器僅起到橋樑的作用，即將瀏覽器的HTTP請求解碼，轉換成服務器端程序能夠識別的接口調用方式，然後將服務器端程序生成的返回封裝成HTTP Response，並返回給瀏覽器。
服務器端程序、Web服務器、客戶端之間的關係如圖2所示。
圖2 服務器端程序
最簡單的服務器端程序可以是直接讀取某文件或返回固定的網頁內容；稍複雜一些的服務器端程序需要處理客戶端通過HTTP、URL、HTML中傳入的參數、動態執行邏輯代碼、在數據庫或緩存中讀寫數據等一系列操作，才能最終生成調用結果。
實戰演練
建立安全的HTTPS網站
普通HTTP站點的協議與數據以明文方式在網絡上傳輸，而HTTPS（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer）是以安全爲目標的HTTP通道，即在HTTP下加入SSL層，通過SSL達到數據加密及身份認證的功能。
目前幾乎所有的銀行、證券、公共交通的網站均以HTTPS方式搭建。
OpenSSL是一個強大的免費Socket層密碼庫，蘊含了主要的密碼算法、常用的密鑰和證書封裝管理功能及SSL協議。目前大多數網站通過OpenSSL工具包搭建HTTPS站點，其步驟如下。
在服務器中安裝OpenSSL工具包。
生成SSL密鑰和證書。
將證書配置到Web服務器。
在客戶端安裝CA證書。
本節演示在Linux Ubuntu下OpenSSL的使用方法，以及Nginx在Linux下的證書配置方式。
Windows中OpenSSL的使用方式與Linux中的完全一致，讀者可以自行嘗試。
1．在服務器中安裝OpenSSL工具包
通過如下兩條命令安裝OpenSSL：
# sudo apt-get install openssl# sudo apt-get install libssl-dev
命令運行成功後，OpenSSL命令和配置文件將被安裝到Linux系統目錄中。
OpenSSL命令：/usr/bin/openssl。
配置文件：/usr/lib/ssl/*。
2．生成SSL密鑰和證書
通過如下步驟生成CA證書ca.crt、服務器密鑰文件server.key和服務器證書server.crt：
// 生成CA 密鑰# openssl genrsa -out ca.key 2048// 生成CA證書，days參數以天爲單位設置證書的有效期。在本過程中會要求輸入證書的所在地、公司名、站點名等# openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -days 365 -out ca.crt// 生成服務器證書RSA的密鑰對# openssl genrsa -out server.key 2048// 生成服務器端證書CSR，本過程中會要求輸入證書所在地、公司名、站點名等# openssl req -new -key server.key -out server.csr// 生成服務器端證書 ca.crt# openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -days 365
3．配置Nginx HTTPS服務器
在站點配置文件/etc/nginx/sites-enabled/default中添加如下server段，可以定義一個基於HTTPS的接口，該接口的服務器端程序仍舊爲uWSGI接口127.0.0.1:3011。
server {listen 443; # HTTPS服務端口server_name 0.0.0.0; # 本機上的所有IP地址ssl on;ssl_certificate /etc/nginx/ssl/server.crt;ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/server.key;location \ {uwsgi_pass http://127.0.0.1:3011;}}
至此，我們已經可以使用瀏覽器訪問服務器的443端口進行HTTPS加密通信了。
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本文分享自微信公衆號 - 機器學習算法與Python實戰（tjxj666）。
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