互聯網基礎協議 – HTTP

• 2019 年 10 月 30 日
• 筆記

HTTP的簡介

超文本傳輸協議（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互聯網上應用最為廣泛的一種網路協議。所有的WWW文件都必須遵守這個標準。

HTTP是一個基於TCP/IP通訊協議來傳遞數據（HTML 文件, 圖片文件, 查詢結果等）。

HTTP是一個屬於應用層的面向對象的協議，由於其簡捷、快速的方式，適用於分散式超媒體資訊系統。它於1990年提出，經過幾年的使用與發展，得到不斷地完善和擴展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的規範化工作正在進行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建議已經提出。

HTTP協議工作於客戶端-服務端架構為上。瀏覽器作為HTTP客戶端通過URL向HTTP服務端即WEB伺服器發送所有請求。Web伺服器根據接收到的請求後，向客戶端發送響應資訊。

HTTP的特點

1. 支援客戶/伺服器模式。
2. 簡單快速：客戶向伺服器請求服務時，只需傳送請求方法和路徑。請求方法常用的有GET、HEAD、POST。每種方法規定了客戶與伺服器聯繫的類型不同。
   由於HTTP協議簡單，使得HTTP伺服器的程式規模小，因而通訊速度很快。
3. 靈活：HTTP允許傳輸任意類型的數據對象。正在傳輸的類型由Content-Type加以標記。
4. 無連接：無連接的含義是限制每次連接只處理一個請求。伺服器處理完客戶的請求，並收到客戶的應答後，即斷開連接。採用這種方式可以節省傳輸時間。
5. 無狀態：HTTP協議是無狀態協議。無狀態是指協議對於事務處理沒有記憶能力。缺少狀態意味著如果後續處理需要前面的資訊，則它必須重傳，這樣可能導致每次連接傳送的數據量增大。另一方面，在伺服器不需要先前資訊時它的應答就較快。

HTTP的URL(UniformResourceLocator)

URL格式：

　http://host[:port][abs_path]

http表示要通過HTTP協議來定位網路資源。
host表示合法的Internet主機域名或IP地址（以點分十進位格式表示）。
port用於指定一個埠號，擁有被請求資源的伺服器主機監聽該埠的TCP連接。
如果port是空，則使用預設的埠80。當伺服器的埠不是80的時候，需要顯式指定埠號。
abs_path指定請求資源的URI(Uniform Resource Identifier，統一資源定位符)，如果URL中沒有給出abs_path，那麼當它作為請求URI時，必須以「/」的形式給出。通常這個工作瀏覽器就幫我們完成了。

HTTP的請求消息Request

消息格式：

先來看下HTTP的請求消息頭：

• Accept: text/html,image/* 【瀏覽器告訴伺服器，它支援的數據類型】
• Accept-Charset: ISO-8859-1 【瀏覽器告訴伺服器，它支援哪種字符集】
• Accept-Encoding: gzip,compress 【瀏覽器告訴伺服器，它支援的壓縮格式】
• Accept-Language: en-us,zh-cn 【瀏覽器告訴伺服器，它的語言環境】
• Host: www.codingme.net:80【瀏覽器告訴伺服器，它的想訪問哪台主機】
• If-Modified-Since: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT【瀏覽器告訴伺服器，快取數據的時間】
• Referer: http://www.codingme.net/index.jsp【瀏覽器告訴伺服器，客戶機是從那個頁面來的—反盜鏈】
• 8.User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 5.0)【瀏覽器告訴伺服器，瀏覽器的內核是什麼】
• Cookie【瀏覽器告訴伺服器，帶來的Cookie是什麼】
• Connection: close/Keep-Alive 【瀏覽器告訴伺服器，請求完後是斷開鏈接還是保持鏈接】
• Date: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT【瀏覽器告訴伺服器，請求的時間

使用Chrome請求網址進行觀察：

Chrome請求資訊

Accept:text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8  Accept-Encoding:gzip, deflate  Accept-Language:zh-CN,zh;q=0.8  Connection:keep-alive  Cookie:JSESSIONID=2A40A51EDDE663C840A2D03B7587D660; Hm_lvt_1b51c3ea9a3e7b1a2bc55df97ab4efd3=1500964170,1500976171,1500994669,1501056813; Hm_lpvt_1b51c3ea9a3e7b1a2bc55df97ab4efd3=1501056816  Host:blog.codingme.net  Upgrade-Insecure-Requests:1  User-Agent:Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/60.0.3080.5 Safari/537.36

HTTP的響應消息Response

一個完整的HTTP響應應該包含四個部分：

1. 一個狀態行【用於描述伺服器對請求的處理結果。】
2. 多個消息頭【用於描述伺服器的基本資訊，以及數據的描述，伺服器通過這些數據的描述資訊，可以通知客戶端如何處理等一會兒它回送的數據】
3. 一個空行
4. 實體內容【伺服器向客戶端回送的數據】

響應消息頭的詳細解釋：

• Location: http://www.codingme.net/index.jsp 【伺服器告訴瀏覽器要跳轉到哪個頁面】
• Server:apache tomcat【伺服器告訴瀏覽器，伺服器的型號是什麼】
• Content-Encoding: gzip 【伺服器告訴瀏覽器數據壓縮的格式】
• Content-Length: 80 【伺服器告訴瀏覽器回送數據的長度】
• Content-Language: zh-cn 【伺服器告訴瀏覽器，伺服器的語言環境】
• Content-Type: text/html; charset=GB2312 【伺服器告訴瀏覽器，回送數據的類型】
• Last-Modified: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT【伺服器告訴瀏覽器該資源上次更新時間】
• Refresh: 1;url=http://www.codingme.net【伺服器告訴瀏覽器要定時刷新】
• Content-Disposition: attachment; filename=aaa.zip【伺服器告訴瀏覽器以下載方式打開數據】
• Transfer-Encoding: chunked 【伺服器告訴瀏覽器數據以分塊方式回送】
• Set-Cookie:SS=Q0=5Lb_nQ; path=/search【伺服器告訴瀏覽器要保存Cookie】
• Expires: -1【伺服器告訴瀏覽器不要設置快取】
• Cache-Control: no-cache 【伺服器告訴瀏覽器不要設置快取】
• Pragma: no-cache 【伺服器告訴瀏覽器不要設置快取】
• Connection: close/Keep-Alive 【伺服器告訴瀏覽器連接方式】
• Date: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT【伺服器告訴瀏覽器回送數據的時間】

Chrome請求網址http://bing.codingme.net 抓包展示;

HTTP的狀態碼

狀態程式碼有三位數字組成，第一個數字定義了響應的類別，共分五種類別:

1xx：指示資訊–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：伺服器端錯誤–伺服器未能實現合法的請求

常見狀態碼：

• 200 OK //客戶端請求成功
• 400 Bad Request //客戶端請求有語法錯誤，不能被伺服器所理解
• 401 Unauthorized //請求未經授權，這個狀態程式碼必須和WWW-Authenticate報頭域一起使用
• 403 Forbidden //伺服器收到請求，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 //伺服器發生不可預期的錯誤
• 503 Server Unavailable //伺服器當前不能處理客戶端的請求，一段時間後可能恢復正常

詳情可以查看更多狀態碼

HTTP的請求方法（動作）

HTTP協議中定義了8種方法來表明不同的動作

1. OPTIONS
   返回伺服器針對特定資源所支援的HTTP請求方法，也可以利用向web伺服器發送『*』的請求來測試伺服器的功能性。

2. HEAD
   向伺服器索與GET請求相一致的響應，只不過響應體將不會被返回。這一方法可以再不必傳輸整個響應內容的情況下，就可以獲取包含在響應小消息頭中的元資訊。

3. GET
   向特定的資源發出請求。注意：GET方法不應當被用於產生「副作用」的操作中，例如在Web Application中，其中一個原因是GET可能會被網路蜘蛛等隨意訪問。
   Loadrunner中對應get請求函數：web_link和web_url.

4. POST
   向指定資源提交數據進行處理請求（例如提交表單或者上傳文件）。數據被包含在請求體中。POST請求可能會導致新的資源的建立和/或已有資源的修改。 Loadrunner中對應POST請求函數：web_submit_data,web_submit_form.

5. PUT
   向指定資源位置上傳其最新內容。

6. DELETE
   請求伺服器刪除Request-URL所標識的資源。

7. TRACE
   回顯伺服器收到的請求，主要用於測試或診斷。

8. CONNECT
   HTTP/1.1協議中預留給能夠將連接改為管道方式的代理伺服器。

TCP的三次握手

HTTP使用TCP進行輸出傳輸，在建立TCP連接時會進行三次握手。

所謂三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP連接，就是指建立一個TCP連接時，需要客戶端和服務端總共發送3個包以確認連接的建立。在socket編程中，這一過程由客戶端執行connect來觸發，整個流程如下圖所示：

1. 建立連接時，客戶端發送SYN包（SYN=i）到伺服器，並進入到SYN-SEND狀態，等待伺服器確認
2. 伺服器收到SYN包，必須確認客戶的SYN（ack=i+1）,同時自己也發送一個SYN包（SYN=k）,即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN-RECV狀態
3. 客戶端收到伺服器的SYN+ACK包，向伺服器發送確認報ACK（ack=k+1）,此包發送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，客戶端與伺服器開始傳送數據。

HTTP協議工作流程

以訪問網站為例，在回車之後所發生的動作：

1. 瀏覽器向 DNS 伺服器請求解析該 URL 中的域名所對應的 IP 地址;
2. 解析出 IP 地址後，根據該 IP 地址和默認埠 80，和伺服器建立TCP連接;
3. 瀏覽器發出讀取文件(URL 中域名後面部分對應的文件)的HTTP 請求，該請求報文作為 TCP 三次握手的第三個報文的數據發送給伺服器;
4. 伺服器對瀏覽器請求作出響應，並把對應的 html 文本發送給瀏覽器;
5. 釋放 TCP連接;
6. 瀏覽器將該 html 文本並顯示內容; 　

GET請求和POST請求的區別

使用Chrome瀏覽器進行GET請求測試：

Request URL:http://localhost:8888/01-web_servlet/loginServlet?username=zxy&password=123
Request Method:GET
Status Code:200
Remote Address:[::1]:8888
Referrer Policy:no-referrer-when-downgrade

使用Chrome瀏覽器進行POST請求測試：

Request URL:http://localhost:8888/01-web_servlet/loginServlet
Request Method:POST
Status Code:200
Remote Address:[::1]:8888
Referrer Policy:no-referrer-when-downgrade

由測試可以看到GET和POST最明顯的區別就是

1. GET攜帶的參數傳遞置於URL中以?分割URL和傳輸數據，多個參數用&連接，如果數據是英文字母/數字，原樣發送，如果是空格，轉換為+，如果是中文/其他字元，則直接把字元串用BASE64加密，不安全，
   POST把提交的數據放置在是HTTP包的包體中。因此，GET提交的數據會在地址欄中顯示出來，而POST提交，地址欄不會改變
2. 網上搜索得到如下區別
3. GET提交的數據大小有限制（因為瀏覽器對URL的長度有限制），而POST方法提交的數據沒有限制.
4. GET方式需要使用Request.QueryString來取得變數的值，而POST方式通過Request.Form來獲取變數的值。
5. GET方式提交數據，會帶來安全問題，比如一個登錄頁面，通過GET方式提交數據時，用戶名和密碼將出現在URL上，如果頁面可以被快取或者其他人可以訪問這台機器，就可以從歷史記錄獲得該用戶的帳號和密碼.
6. GET產生一個TCP數據包;POST產生兩個TCP數據包。

<完>