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[网络协议]HTTP协议

HTTP协议

一、HTTP简介

HTTP协议，即==超文本传输协议==(Hypertext Transfer Protocol)。是一种规定了浏览器和万维网之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据传送协议。
HTTP是一个==应用层协议==，由请求和响应构成，是一个标准的客户端服务器模型
HTTP是一个 ==**无状态 **==的协议。
HTTP默认的端口号为：80，HTTPS的端口号为：443。
浏览网页是HTTP的主要应用，但是这并不代表HTTP就只能应用于网页的浏览。HTTP是一种协议，只要通信的双方都遵守这个协议，HTTP就能有用武之地。

二、HTTP特点

简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
HTTP 0.9和1.0使用非持续连接：限制每次连接只处理一个请求，服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。HTTP 1.1使用持续连接：不必为每个web对象创建一个新的连接，一个连接可以传送多个对象，采用这种方式可以节省传输时间。也就是所谓的短连接和长链接
无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。
支持多种服务架构：Browser/Service和Client/Service

理解无状态的栗子

有状态：

张三：你今天晚上吃的啥？
李四：吃的花菜炒肉。
张三：味道怎么样呀？
李四：还不错，挺好吃的。

无状态：

张三：你今天晚上吃的啥？
李四：吃的花菜炒肉。
张三：味道怎么样呀？
李四：？？？啊？啥？啥味道怎么样？

当有了cookie、session这种东西时：

张三：你今天晚上吃的啥？
李四：吃的花菜炒肉。
张三：你今天晚上吃的红烧甲鱼味道怎么样呀？
李四：还不错，挺好吃的。

三、HTTP之请求消息Request

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：

GET /books/?sex=man&name=Professional HTTP/1.1
Host: www.wrox.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)
Gecko/20050225 Firefox/1.0.1
Connection: Keep-Alive

请求行 ：用来说明请求类型,要访问的资源以及所使用的HTTP版本.

? url 组成

协议：http,https
域名： ip或指定域名
端口号：80/443
路径：/api/galaxy/channel/list
参数：? 和 & 符号连接

请求头部 ：紧接着请求行之后的部分，用来说明服务器要使用的附加信息

空行：它的作用是通过一个空行，告诉服务器请求头部到此为止。

请求正文：需要传输的数据

四、HTTP之响应消息Response

一般情况下，服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。

一个HTTP请求对应一个HTTP响应

HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 22 May 2009 06:07:21 GMT
Content-Type: text/html; charset=UTF-8

<html>
      <head></head>
      <body>
            <!--body goes here-->
      </body>
</html>

HTTP响应也由四个部分组成，分别是：

状态行 ：由HTTP协议版本号，状态码，状态消息三部分组成。

响应头 ：用来说明客户端要使用的一些附加信息

空行：它的作用是通过一个空行，告诉服务器响应头部到此为止。

响应正文 ：服务器返回给客户端的文本信息，HTML代码等数据或自定义消息内容

拓展：Content-Type

1. Content-Type 有什么用

接口发送参数、接收响应数据，都需要双方约定好使用什么格式的数据，例如 json、xml。
只有双方按照约定好的格式去解析数据才能正确的收发数据。
而 Content-Type 就是用来告诉你数据的格式，这样我们才能知道怎么解析参数。
如下图，我们可以看到接口的请求头和响应头中都有 Content-Type.

chrome中的content-type

2. 常见的 Content-Type

application/json：JSON数据格式，现在非常流行的格式
application/x-www-form-urlencoded：很常见的一种数据格式，post请求中通常默认是这个
multipart/form-data：上传文件时我们需要用到这个格式
application/xml：XML数据格式
text/html：HTML格式
text/plain：纯文本格式
image/png：png图片格式

3. x-www-form-urlencoded 格式案例

这个格式会用=号连接参数名和参数值，并且会经过urlencode编码。
例如：title=test&sub%5B%5D=1&sub%5B%5D=2&sub%5B%5D=3
我们来看下 Chrome 中的请求参数（查看时需要点击view source才能看到原始数据，否则是经过解析后的），如下图，我们传递了 username 和 password 两个参数，可以看到他们是用=拼接参数和值，用&号拼接多个参数
chrome中的form-data

4. multipart/form-data 格式案例

这个格式会在多个参数之前插入一段分隔字符，如下图，我们传递了 page 和 pageSize 两个参数，他的分隔字符串在 Content-Type 中用 boundary 标明了，这样服务端解析的时候才知道怎么拆分参数。
chrome中的form-data

五、HTTP状态码

状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，共分五种类别:

1xx：指示信息–表示请求已接收，需要等待下一步处理
2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受
3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作
4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现
5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求

常见状态码：

200 - （ OK ）请求成功
201 - （ Created ）已创建。成功请求并创建了新的资源
301 - （ Moved Permanently）永久重定向，请求的资源已被永久的移动到新URI
302 - （ Found ）临时重定向，资源只是临时被移动。客户端应继续使用原有URI
400 - （ Bad Request ）客户端请求的语法错误，服务器无法理解
401 - （ Unauthorized ）请求要求用户的身份认证，未授权
403 - （ Forbidden ）服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求
404 - （ Not Found ）请求的资源(网页等)不存在
500 - （ Internal Server Error ）服务器内部错误
504 - （ Gateway Timeout ）网关超时

***更多状态码：***http://www.runoob.com/http/http-status-codes.html

六、HTTP请求方法

根据HTTP协议标准，HTTP请求可以使用多种请求方法。
HTTP1.0定义了三种请求方法： GET、POST、HEAD
HTTP1.1新增了五种请求方法：OPTIONS、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT

方法	描述
GET	GET方法请求一个指定资源的表示形式. 使用GET的请求应该只被用于获取数据
POST	POST方法用于将实体提交到指定的资源，通常导致在服务器上的状态变化或副作用
HEAD	HEAD方法请求一个与GET请求的响应相同的响应，但没有响应体
OPTIONS	OPTIONS方法用于描述目标资源的通信选项。
PUT	PUT方法用请求有效载荷替换目标资源的所有当前表示。
PATCH	（新增方法）PATCH方法用于对局部部份资源修改。
DELETE	DELETE方法删除指定的资源。
TRACE	TRACE方法沿着到目标资源的路径执行一个消息环回测试。
CONNECT	CONNECT方法建立一个到由目标资源标识的服务器的隧道。

七、HTTP工作流程

一次HTTP操作称为一个事务，其工作过程可分为四步：

地址解析

如用客户端浏览器请求这个页面：http://localhost.com:8080/index.htm
从中分解出协议名、主机名、端口、对象路径等部分，对于我们的这个地址，解析得到的结果如下：

 协议名：http
 主机名：localhost.com
 端口：8080
 对象路径：/index.htm

在这一步，需要域名系统DNS解析域名localhost.com,得主机的IP地址。

封装HTTP请求数据包

把以上部分结合本机自己的信息，封装成一个HTTP请求数据包

封装成TCP包，建立TCP连接（TCP的三次握手）

在HTTP工作开始之前，客户机（Web浏览器）首先要通过网络与服务器建立连接，该连接是通过TCP来完成的，该协议与IP协议共同构建Internet，即著名的TCP/IP协议族，因此Internet又被称作是TCP/IP网络。HTTP是比TCP更高层次的应用层协议，根据规则，只有低层协议建立之后才能，才能进行更层协议的连接，因此，首先要建立TCP连接，一般TCP连接的端口号是80。这里是8080端口

客户机发送请求命令

建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是MIME信息包括请求修饰符、客户机信息和可内容。

服务器响应

服务器接到请求后，给予相应的响应信息，其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是MIME信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。
实体消息是服务器向浏览器发送头信息后，它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束，接着，它就以Content-Type应答头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据

服务器关闭TCP连接

一般情况下，一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据，它就要关闭TCP连接，然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码啊：Connection:keep-alive 那么TCP连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间，还节约了网络带宽。这就是HTTP1.1实现的长链接。

八、HTTP工作原理

首先我们看看客户端请求的时候，数据在各层协议的数据组织如下图：

而服务器解析客户机请求就是反向操作的过程，如下图：

HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面，以及服务器如何把Web页面传送给客户端。HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

以下是 HTTP 请求/响应的步骤：

客户端连接到Web服务器

一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。

发送HTTP请求

通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。

服务器接受请求并返回HTTP响应

Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。

释放连接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

客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

九、GET和POST区别

**提交数据方式：**GET 参数通过 URL 传递，POST 放在 Request body 中。
**提交数据大小：**GET提交的数据大小有限制（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST没有限制.
**编码格式：**GET请求只能进行url编码，而POST支持多种编码方式。
**安全性：**GET相对POST来讲，安全性要差一些，因为参数直接暴露在URL上，所以不能用来传递敏感信息。

关键区别：

GET 产生一个 TCP 数据包；POST 产生两个 TCP 数据包。

对于 GET 方式的请求，浏览器会把 http header 和 data 一并发送出去，服务器响应 200（返回数据）；而对于 POST，浏览器先发送 header，服务器响应 100 continue，浏览器再发送 data，服务器响应 200 ok（返回数据）。

十一、HTTP 与 HTTPS 区别

安全性：HTTP 明文传输，数据都是未加密的，安全性较差，HTTPS（HTTP+SSL）数据传输过程是加密的，安全性较好。
费用：使用 HTTPS 协议需要到 CA（Certificate Authority，数字证书认证机构）申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
速度：HTTP 页面响应速度比 HTTPS 快，主要是因为 HTTP 使用 TCP 三次握手建立连接，客户端和服务器需要交换 3 个包，而 HTTPS除了 TCP 的三个包，还要加上 ssl 握手需要的 9 个包，所以一共是 12 个包。
端口：http 和 https 使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是 80，后者是 443。
资源消耗：HTTPS 其实就是建构在 SSL/TLS 之上的 HTTP 协议，所以，要比较 HTTPS 比 HTTP 要更耗费服务器资源。