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[网络协议]一个请求到响应的详细过程

1,需要提前了解的东西

1.1 http无状态协议

???? web应用采用browser/server架构,http作为通信协议。http是无状态协议,浏览器的每一次请求,服务器会独立处理,不与之前或之后的请求产生关联,这个过程用下图说明,三次请求/响应对之间没有任何联系
http无状态
???? 但这也同时意味着,任何用户都能通过浏览器访问服务器资源,如果想保护服务器的某些资源,必须限制浏览器请求;要限制浏览器请求,必须鉴别浏览器请求,响应合法请求,忽略非法请求;要鉴别浏览器请求,必须清楚浏览器请求状态。既然http协议无状态,那就让服务器和浏览器共同维护一个状态吧!这就是会话机制

1.2 会话机制

???? 浏览器第一次请求服务器,服务器创建一个会话,并将会话的id作为响应的一部分发送给浏览器,浏览器存储会话id,并在后续第二次和第三次请求中带上会话id,服务器取得请求中的会话id就知道是不是同一个用户了,这个过程用下图说明,后续请求与第一次请求产生了关联
 会话机制
????服务器在内存中保存会话对象,浏览器怎么保存会话id呢?你可能会想到两种方式

  • 请求参数
  • cookie

???? 将会话id作为每一个请求的参数,服务器接收请求自然能解析参数获得会话id,并借此判断是否来自同一会话,很明显,这种方式不靠谱。那就浏览器自己来维护这个会话id吧,每次发送http请求时浏览器自动发送会话id,cookie机制正好用来做这件事。cookie是浏览器用来存储少量数据的一种机制,数据以”key/value“形式存储会话id,浏览器发送http请求时自动附带cookie信息

???? tomcat会话机制当然也实现了cookie,访问tomcat服务器时,浏览器中可以看到一个名为“JSESSIONID”的cookie,这就是tomcat会话机制维护的会话id,使用了cookie的请求响应过程如下图
 cookie

2 详解HTTP,session,cookie

2.1 HTTP

2.1.1 HTTP请求报文和HTTP响应报文

????HTTP报文是面向文本的,报文中的每一个字段都是一些ASCII码串,各个字段的长度是不确定的。HTTP有两类报文:请求报文和响应报文。

2.1.2 HTTP 请求报文

HTTP 请求报文由请求行、请求头部、空行 和 请求包体 4 个部分组成,如下图所示:
  请求报文

1.请求行:

请求行由方法字段、URL 字段 和HTTP 协议版本字段 3 个部分组成,他们之间使用空格隔开。常用的 HTTP 请求方法有 GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT;

● GET:当客户端要从服务器中读取某个资源时,使用GET 方法。GET 方法要求服务器将URL 定位的资源放在响应报文的数据部分,回送给客户端,即向服务器请求某个资源。使用GET 方法时,请求参数和对应的值附加在 URL 后面,利用一个问号(“?”)代表URL 的结尾与请求参数的开始,传递参数长度受限制。例如,/index.jsp?id=100&op=bind。

● POST:当客户端给服务器提供信息较多时可以使用POST 方法,POST 方法向服务器提交数据,比如完成表单数据的提交,将数据提交给服务器处理。GET 一般用于获取/查询资源信息,POST 会附带用户数据,一般用于更新资源信息。POST 方法将请求参数封装在HTTP 请求数据中,以名称/值的形式出现,可以传输大量数据;

举例:GET /index.jsp HTTP/1.1

2请求头部:

请求头部由关键字/值对组成,每行一对,关键字和值用英文冒号“:”分隔。请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息,典型的请求头有:

● User-Agent:产生请求的浏览器类型;

● Accept:客户端可识别的响应内容类型列表;星号 “ * ” 用于按范围将类型分组,用 “ / ” 指示可接受全部类型,用“ type/* ”指示可接受 type 类型的所有子类型;

● Accept-Language:客户端可接受的自然语言;

● Accept-Encoding:客户端可接受的编码压缩格式;

● Accept-Charset:可接受的应答的字符集;

● Host:请求的主机名,允许多个域名同处一个IP 地址,即虚拟主机;

● connection:连接方式(close 或 keepalive);

● Cookie:存储于客户端扩展字段,向同一域名的服务端发送属于该域的cookie;
  
3空行:

最后一个请求头之后是一个空行,发送回车符和换行符,通知服务器以下不再有请求头;

4请求包体:请求包体不在 GET 方法中使用,而是在POST 方法中使用。POST 方法适用于需要客户填写表单的场合。与请求包体相关的最常使用的是包体类型 Content-Type 和包体长度 Content-Length;

2.1.3 HTTP 请求报文举例

当浏览器向Web服务器发出请求时,它向服务器传递了一个数据块,也就是请求信息,HTTP请求信息由3部分组成:
l 请求方法URI协议/版本
l 请求头(Request Header)
l 请求正文
下面是一个HTTP请求的例子:

GET/sample.jspHTTP/1.1
Accept:image/gif.image/jpeg,*/*
Accept-Language:zh-cn
Connection:Keep-Alive
Host:localhost
User-Agent:Mozila/4.0(compatible;MSIE5.01;Window NT5.0)
Accept-Encoding:gzip,deflate
 
username=jinqiao&password=1234

(1) 请求方法URI协议/版本
请求的第一行是“方法URL议/版本”:GET/sample.jsp HTTP/1.1
以上代码中“GET”代表请求方法,“/sample.jsp”表示URI,“HTTP/1.1代表协议和协议的版本。
根据HTTP标准,HTTP请求可以使用多种请求方法。例如:HTTP1.1支持7种请求方法:GET、POST、HEAD、OPTIONS、PUT、DELETE和TARCE。在Internet应用中,最常用的方法是GET和POST。
URL完整地指定了要访问的网络资源,通常只要给出相对于服务器的根目录的相对目录即可,因此总是以“/”开头,最后,协议版本声明了通信过程中使用HTTP的版本。
(2)请求头(Request Header)
请求头包含许多有关的客户端环境和请求正文的有用信息。例如,请求头可以声明浏览器所用的语言,请求正文的长度等。
Accept:image/gif.image/jpeg./
Accept-Language:zh-cn
Connection:Keep-Alive
Host:localhost
User-Agent:Mozila/4.0(compatible:MSIE5.01:Windows NT5.0)
Accept-Encoding:gzip,deflate.
(3)请求正文
请求头和请求正文之间是一个空行,这个行非常重要,它表示请求头已经结束,接下来的是请求正文。请求正文中可以包含客户提交的查询字符串信息:
username=jinqiao&password=1234
在以上的例子的HTTP请求中,请求的正文只有一行内容。当然,在实际应用中,HTTP请求正文可以包含更多的内容。

2.1.4 HTTP 响应报文

HTTP 响应报文由状态行、响应头部、空行 和 响应包体 4 个部分组成,如下图所示:

响应报文
下面对响应报文格式进行简单的分析:

1,状态行:
状态行由 HTTP 协议版本字段、状态码和状态码的描述文本 3 个部分组成,他们之间使用空格隔开;

● 状态码由三位数字组成,第一位数字表示响应的类型,常用的状态码有五大类如下所示:

1xx:表示服务器已接收了客户端请求,客户端可继续发送请求;

2xx:表示服务器已成功接收到请求并进行处理;

3xx:表示服务器要求客户端重定向;

4xx:表示客户端的请求有非法内容;

5xx:表示服务器未能正常处理客户端的请求而出现意外错误;

● 状态码描述文本有如下取值:

200 OK:表示客户端请求成功;

400 Bad Request:表示客户端请求有语法错误,不能被服务器所理解;

401 Unauthonzed:表示请求未经授权,该状态代码必须与 WWW-Authenticate 报头域一起使用;

403 Forbidden:表示服务器收到请求,但是拒绝提供服务,通常会在响应正文中给出不提供服务的原因;

404 Not Found:请求的资源不存在,例如,输入了错误的URL;

500 Internal Server Error:表示服务器发生不可预期的错误,导致无法完成客户端的请求;

503 Service Unavailable:表示服务器当前不能够处理客户端的请求,在一段时间之后,服务器可能会恢复正常;

2.响应头部:
响应头可能包括:

Location:Location响应报头域用于重定向接受者到一个新的位置。例如:客户端所请求的页面已不存在原先的位置,为了让客户端重定向到这个页面新的位置,服务器端可以发回Location响应报头后使用重定向语句,让客户端去访问新的域名所对应的服务器上的资源;

Server:Server 响应报头域包含了服务器用来处理请求的软件信息及其版本。它和 User-Agent 请求报头域是相对应的,前者发送服务器端软件的信息,后者发送客户端软件(浏览器)和操作系统的信息。

Vary:指示不可缓存的请求头列表;

Connection:连接方式;

对于请求来说:close(告诉 WEB 服务器或者代理服务器,在完成本次请求的响应后,断开连接,不等待本次连接的后续请求了)。keepalive(告诉WEB服务器或者代理服务器,在完成本次请求的响应后,保持连接,等待本次连接的后续请求);

对于响应来说:close(连接已经关闭); keepalive(连接保持着,在等待本次连接的后续请求); Keep-Alive:如果浏览器请求保持连接,则该头部表明希望WEB 服务器保持连接多长时间(秒);例如:Keep-Alive:300;

WWW-Authenticate:WWW-Authenticate响应报头域必须被包含在401 (未授权的)响应消息中,这个报头域和前面讲到的Authorization 请求报头域是相关的,当客户端收到 401 响应消息,就要决定是否请求服务器对其进行验证。如果要求服务器对其进行验证,就可以发送一个包含了Authorization 报头域的请求;

3.空行:
最后一个响应头部之后是一个空行,发送回车符和换行符,通知服务器以下不再有响应头部。

4.响应包体:
服务器返回给客户端的文本信息;

2.1.5 GET请求和POST请求的区别

接下来看看两种请求方式的区别:

1、GET请求,请求的数据会附加在URL之后,以?分割URL和传输数据,多个参数用&连接。URL的编码格式采用的是ASCII编码,而不是uniclde,即是说所有的非ASCII字符都要编码之后再传输。如下:

GET http://weibo.com/signup/signup.php?inviteCode=2388493434
Host: weibo.com
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8

POST请求:POST请求会把请求的数据放置在HTTP请求包的包体中。上面的item=bandsaw就是实际的传输数据。如下。

POST /inventory-check.cgi HTTP/1.1
Host: www.joes-hardware.com
Content-Type: text/plain
Content-length: 18

item=bandsaw 2647

因此,GET请求的数据会暴露在地址栏中,而POST请求则不会。

2、传输数据的大小

在HTTP规范中,没有对URL的长度和传输的数据大小进行限制。但是在实际开发过程中,对于GET,特定的浏览器和服务器对URL的长度有限制。因此,在使用GET请求时,传输数据会受到URL长度的限制。

对于POST,由于不是URL传值,理论上是不会受限制的,但是实际上各个服务器会规定对POST提交数据大小进行限制,Apache、IIS都有各自的配置。

3、安全性

POST的安全性比GET的高。这里的安全是指真正的安全,而不同于上面GET提到的安全方法中的安全,上面提到的安全仅仅是不修改服务器的数据。比如,在进行登录操作,通过GET请求,用户名和密码都会暴露再URL上,因为登录页面有可能被浏览器缓存以及其他人查看浏览器的历史记录的原因,此时的用户名和密码就很容易被他人拿到了。除此之外,GET请求提交的数据还可能会造成Cross-site request frogery攻击

4、HTTP中的GET,POST,SOAP协议都是在HTTP上运行的

2.2 session会话机制

1、服务器如何判断客户端发送过来的请求属于同一个会话?

用session id区分;session id 相同即认为是同一个会话; 在tomcat中session    id中用JSESSIONID来表示;

2、服务器、客户端如何获取sessionID?SessionID在期间是如何传输的?

服务器第一次接收到请求时,开辟了一块Session空间(创建了Session对象),同时生成一个Session    id,并通过响应头的Set-Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”命令,向客户端发送要求设置cookie的响应;    客户端收到响应后,在本机客户端设置了一个JSESSIONID=XXXXXXX的cookie信息,该cookie的过期时间为浏览器会话结束;
接下来客户端每次向同一个网站发送请求时,请求头都会带上该cookie信息(包含Session id); 然后,服务器通过读取请求头中的Cookie信息,获取名称为JSESSIONID的值,得到此次请求的Session id;

? 注意:服务器只会在客户端第一次请求响应的时候,在响应头上添加Set-Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”信息,接下来在同一个会话的第二第三次响应头里,是不会添加Set- Cookie:“JSESSIONID=XXXXXXX”信息的; 而客户端是会在每次请求头的cookie中带上JSESSIONID信息;

3,从 URL 在浏览器被被输入到页面展现的过程中发生了什么?

3.1 HTTP原理

???? HTTP 协议采用请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文,服务器以一个状态作为响应。

以下是 HTTP 请求/响应的步骤:

● 客户端连接到web服务器:HTTP 客户端与web服务器建立一个 TCP 连接;

● 客户端向服务器发起 HTTP 请求:通过已建立的TCP 连接,客户端向服务器发送一个请求报文;

● 服务器接收 HTTP 请求并返回 HTTP 响应:服务器解析请求,定位请求资源,服务器将资源副本写到 TCP 连接,由客户端读取;

● 释放 TCP 连接:若connection 模式为close,则服务器主动关闭TCP 连接,客户端被动关闭连接,释放TCP 连接;若connection 模式为keepalive,则该连接会保持一段时间,在该时间内可以继续接收请求;

● 客户端浏览器解析HTML内容:客户端将服务器响应的 html 文本解析并显示;

3.2 在浏览器地址栏键入URL,按下回车之后会经历以下流程

1、浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址;

2、解析出 IP 地址后,根据该 IP 地址和默认端口 80,和服务器建立 TCP 连接;

3、浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求,该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;

4、服务器对浏览器请求作出响应,并把对应的 html 文本发送给浏览器;

5、释放 TCP 连接;

6、浏览器将该 html 文本并显示内容;

3.3 关于TCP

1.现代浏览器在与服务器建立了一个 TCP 连接后是否会在一个 HTTP 请求完成后断开?什么情况下会断开?

默认情况下建立 TCP 连接不会断开,只有在请求报头中声明 Connection: close 才会在请求完成后关闭连接。

2.一个 TCP 连接可以对应几个 HTTP 请求?

了解了第一个问题之后,其实这个问题已经有了答案,如果维持连接,一个 TCP 连接是可以发送多个 HTTP 请求的。

3.一个 TCP 连接中 HTTP 请求发送可以一起发送么(比如一起发三个请求,再三个响应一起接收)?

在 HTTP/1.1 存在 Pipelining 技术可以完成这个多个请求同时发送,但是由于浏览器默认关闭,所以可以认为这是不可行的。在 HTTP2 中由于 Multiplexing 特点的存在,多个 HTTP 请求可以在同一个 TCP 连接中并行进行。

4.为什么有的时候刷新页面不需要重新建立 SSL 连接?

在第一个问题的讨论中已经有答案了,TCP 连接有的时候会被浏览器和服务端维持一段时间。TCP 不需要重新建立,SSL 自然也会用之前的。

5.浏览器对同一 Host 建立 TCP 连接到数量有没有限制?

有。Chrome 最多允许对同一个 Host 建立六个 TCP 连接。不同的浏览器有一些区别。
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加:2021-10-08 12:07:15  更:2021-10-08 12:07:38 
 
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