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[网络协议]HTTP协议笔记

在web应用中,服务器把网页传给浏览器。实际上是把网页的HTML发送给浏览器,让浏览器显示出来
而浏览器和服务器之间的传输协议是HTTP 所以
HTTP 是一种用来定义网页的文本,会HTML就会编写网页
HTTP是网络上传输HTML的协议,用于浏览器和服务器的通信
查找ip cmd ipconfing

GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.1.3:1024
Connection: keep-alive
# 长连接
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/92.0.4515.159 Safari/537.36
# 表示浏览器的版本
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
# 可以接收的格式
Accept-Encoding: gzip, deflate
# 可以接收的 是否可以压缩
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
# 可以接收的语言

服务器----> 浏览器回送的数据格式

HTTP/1.1 200 OK
Bdpagetype: 1
Bdqid: 0xf3c1c40500024615
Cache-Control: private
Connection: keep-alive
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html;charset=utf-8
Date: Wed, 25 Aug 2021 21:21:42 GMT
Expires: Wed, 25 Aug 2021 21:21:42 GMT
Server: BWS/1.1
Set-Cookie: BDSVRTM=21; path=/
Set-Cookie: BD_HOME=1; path=/
Set-Cookie: H_PS_PSSID=34433_31253_33848_34092_34107_26350_34416_34473_34390; path=/; domain=.baidu.com
Strict-Transport-Security: max-age=172800
Traceid: 1629926502076983860217564535547475674645
X-Frame-Options: sameorigin
X-Ua-Compatible: IE=Edge,chrome=1
Transfer-Encoding: chunked

返回固定页面的http服务器

import socket


def service_client(new_socket):
    """为客户端返回数据"""
    # 接收浏览器发送过来的请求 即 http 请求
    request = new_socket.recv(1024)
    print(request)
    # 返回 http格式的数据,给浏览器
    # 准备发送给浏览器的数据 ---header
    response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
    response += "\r\n"
    response += "hahahah"
    new_socket.send(response.encode("utf-8"))
    new_socket.close()

def main():
    # 创建套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 保证再次使用服务器不会出现被占用的问题  SO_REUSEADDR
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    # 绑定
    tcp_server_socket.bind(("", 7890))
    # 变为监听套接字
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 等待客户端的链接
    while True:
        new_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept()
        # 为客户端服务
        service_client(new_socket)
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    main()

tcp 3次握手、四次挥手————必会流程

tcp提供面向有连接的通信传输,面向有连接是指在传输数据之前必须建立连接,数据传送完成后要释放连接
在tcp/ip协议中,tcp协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。
同时由于tcp协议是一种面向连接的,可靠的,基于字节流的运输层通信协议,TCP是全双工模式
所以需要四次挥手关闭连接。

网络中传输的数据包由两部分组成:一部分是协议所要用到的首部,另一部分是上一层传过来的数据。
首部的结构由协议的具体规范详细定义。在数据包的首部,明确标明了协议应该如何读取数据。
反过来说,看到首部,也就能够了解该协议必要的信息以及所要处理的数据。包首部就像协议的脸。

TCP首部承载这TCP协议需要的各项信息,下面我们来分析一下:

TCP端口号
TCP的连接是需要四个要素确定唯一一个连接:
(源IP,源端口号)+ (目地IP,目的端口号)
所以TCP首部预留了两个16位作为端口号的存储,而IP地址由上一层IP协议负责传递
源端口号和目地端口各占16位两个字节,也就是端口的范围是2^16=65535
另外1024以下是系统保留的,从1024-65535是用户使用的端口范围

TCP的序号和确认号:
32位序号 seq:Sequence number 缩写seq ,TCP通信过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的序号,
通过这个来确认发送的数据有序,比如现在序列号为1000,发送了1000,下一个序列号就是2000。

32位确认号 ack:Acknowledge number 缩写ack,TCP对上一次seq序号做出的确认号,用来响应TCP报文段,
给收到的TCP报文段的序号seq加1。

TCP的标志位
每个TCP段都有一个目的,这是借助于TCP标志位选项来确定的,允许发送方或接收方指定哪些标志应该被使用,
以便段被另一端正确处理。用的最广泛的标志是 SYN,ACK 和 FIN,用于建立连接,确认成功的段传输,最后终止连接。

SYN:简写为S,同步标志位,用于建立会话连接,同步序列号;
ACK: 简写为.,确认标志位,对已接收的数据包进行确认;
FIN: 简写为F,完成标志位,表示我已经没有数据要发送了,即将关闭连接;
PSH:简写为P,推送标志位,表示该数据包被对方接收后应立即交给上层应用,而不在缓冲区排队;
RST:简写为R,重置标志位,用于连接复位、拒绝错误和非法的数据包;
URG:简写为U,紧急标志位,表示数据包的紧急指针域有效,用来保证连接不被阻断,并督促中间设备尽快处理;

所谓三次握手(Three-way Handshake),是指建立一个 TCP 连接时,需要客户端和服务器总共发送3个报文。
三次握手的目的是连接服务器指定端口,建立 TCP 连接,并同步连接双方的序列号和确认号,
交换 TCP 窗口大小信息。在 socket 编程中,客户端执行 connect() 时。将触发三次握手。

三次握手的示意图在文件夹 web下。

第一次握手:
客户端将TCP报文标志位SYN置为1,随机产生一个序号值seq=J,保存在TCP首部的序列号(Sequence Number)字段里,
指明客户端打算连接的服务器的端口,并将该数据包发送给服务器端,发送完毕后,客户端进入SYN_SENT状态,等待服务器端确认。

第二次握手:
服务器端收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接,服务器端将TCP报文标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,
随机产生一个序号值seq=K,并将该数据包发送给客户端以确认连接请求,服务器端进入SYN_RCVD状态。

第三次握手:
客户端收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给服务器端,
服务器端检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,客户端和服务器端进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,
随后客户端与服务器端之间可以开始传输数据了。

注意:我们上面写的ack和ACK,不是同一个概念:

小写的ack代表的是头部的确认号Acknowledge number, 缩写ack,是对上一个包的序号进行确认的号,ack=seq+1。
大写的ACK,则是我们上面说的TCP首部的标志位,用于标志的TCP包是否对上一个包进行了确认操作,如果确认了,则把ACK标志位设置成1。

为什么要三次握手
我们假设client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,
以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。

本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。
于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。

假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,
因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,
并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。

所以,采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况,client不会向server的确认发出确认。
server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。

TCP 三次握手跟现实生活中的人与人打电话是很类似的:

三次握手:
“喂,你听得到吗?”
“我听得到呀,你听得到我吗?”
“我能听到你,今天 balabala……”

经过三次的互相确认,大家就会认为对方对听的到自己说话,并且愿意下一步沟通,否则,对话就不一定能正常下去了。

三次握手示意图

四次挥手

四次挥手即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。
在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发。
由于TCP连接是全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,
发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,
但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭。

挥手请求可以是Client端,也可以是Server端发起的,我们假设是Client端发起:

第一次挥手: Client端发起挥手请求,向Server端发送标志位是FIN报文段,设置序列号seq,
此时,Client端进入FIN_WAIT_1状态,这表示Client端没有数据要发送给Server端了。

第二次挥手:Server端收到了Client端发送的FIN报文段,向Client端返回一个标志位是ACK的报文段,
ack设为seq加1,Client端进入FIN_WAIT_2状态,Server端告诉Client端,我确认并同意你的关闭请求。

第三次挥手: Server端向Client端发送标志位是FIN的报文段,请求关闭连接,同时Client端进入LAST_ACK状态。

第四次挥手: Client端收到Server端发送的FIN报文段,向Server端发送标志位是ACK的报文段,
然后Client端进入TIME_WAIT状态。Server端收到Client端的ACK报文段以后,就关闭连接。此时,
Client端等待2MSL的时间后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,Client端也可以关闭连接了。

为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
建立连接时因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。
其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。所以建立连接只需要三次握手。

由于TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议,TCP是全双工模式。
这就意味着,关闭连接时,当Client端发出FIN报文段时,只是表示Client端告诉Server端数据已经发送完毕了。
当Server端收到FIN报文并返回ACK报文段,表示它已经知道Client端没有数据发送了,
但是Server端还是可以发送数据到Client端的,所以Server很可能并不会立即关闭SOCKET,直到Server端把数据也发送完毕。
当Server端也发送了FIN报文段时,这个时候就表示Server端也没有数据要发送了,就会告诉Client端,
我也没有数据要发送了,之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接

为什么要等待2MSL?
MSL:报文段最大生存时间,它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

有以下两个原因:
第一点:保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭:
由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因,导致了Server端没有收到Client端的ACK报文,
那么Server端就会在超时之后重新发送FIN,如果此时Client端的连接已经关闭处于CLOESD状态,
那么重发的FIN就找不到对应的连接了,从而导致连接错乱,所以,Client端发送完最后的ACK不能直接进入CLOSED状态,
而要保持TIME_WAIT,当再次收到FIN的收,能够保证对方收到ACK,最后正确关闭连接。

第二点:保证这次连接的重复数据段从网络中消失
如果Client端发送最后的ACK直接进入CLOSED状态,然后又再向Server端发起一个新连接,
这时不能保证新连接的与刚关闭的连接的端口号是不同的,也就是新连接和老连接的端口号可能一样了,
那么就可能出现问题:如果前一次的连接某些数据滞留在网络中,这些延迟数据在建立新连接后到达Client端,
由于新老连接的端口号和IP都一样,TCP协议就认为延迟数据是属于新连接的,新连接就会接收到脏数据,
这样就会导致数据包混乱。所以TCP连接需要在TIME_WAIT状态等待2倍MSL,才能保证本次连接的所有数据在网络中消失。

四次挥手示意图

“”“返回浏览器需求页面的HTTP服务器”""

import socket
import re


def service_client(new_socket):
    """为客户端返回数据"""
    # 接收浏览器发送过来的请求 即 http 请求
    request = new_socket.recv(1024).decode("utf-8")
    # 分割数据返回一个列表
    request_lines = request.splitlines()
    print(">>>>"*20)
    print(request)
    ret = re.match(r"[^/]+(/[^ ]*)", request_lines[0])
    if ret:
        file_name = ret.group(1)
        # print("="*2, file_name)

    try:
        f = open("养狼计划.html", "rb")
    except:
        response = "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n"
        response += "\r\n"
        response += "----file not found----"
        new_socket.send(response.encode("utf-8"))
    else:
        html_content = f.read()
        f.close()
        # 返回 http格式的数据,给浏览器
        # 准备发送给浏览器的数据 ---header  \r\n 换行操作
        response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
        response += "\r\n"
        # html_content 读取出来的是字符串,不能直接相加
        # 将 response header 发送给浏览器
        new_socket.send(response.encode("utf-8"))
        # 将response body 发送给浏览器
        new_socket.send(html_content)

    new_socket.close()


def main():
    # 创建套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 保证再次使用服务器不会出现被占用的问题 # SO_REUSEADDR
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    # 绑定
    tcp_server_socket.bind(("", 7790))
    # 变为监听套接字
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 等待客户端的链接
    while True:
        new_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept()
        # 为客户端服务
        service_client(new_socket)
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    main()

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