HTTP超文本传输协议详解

1.引言
HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。

HTTP协议的主要特点可概括如下：
1.支持客户/服务器模式。
2.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。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。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。
3.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。
4.无连接：无连接的含义是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。采用这种方式可以节省传输时间。
5.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。

2.HTTP协议介绍
1.HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是因特网上应用最为广泛的一种网络传输协议，所有的WWW文件都必须遵守这个标准。
2.HTTP是基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）
3.HTTP协议通常承载于TCP协议之上，有时也承载于TLS或SSL协议层之上，这个时候，就成了我们常说的HTTPS。如下图http/https

4.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。
5.HTTP默认的端口号为80，HTTPS默认的端口号为443。

3.HTTP协议工作流程
一次HTTP操作称为一个事务，其工作过程大概如下：
1.用户在浏览器中键入需要访问网页的URL或者点击某个网页中链接；
2.浏览器根据URL中的域名，通过DNS解析出目标网页的IP地址；

浏览器请求这个页面：http://hackr.ip/index.html。
在这一步，需要域名系统DNS解析域名hackr.ip,得主机的IP地址 20X.189.105.112。
然后将上面结合本机自己的信息，封装成一个http请求数据包。每个HTTP请求和响应都遵循相同的格式，一个HTTP包含Header和Body两部分，其中Body是可选的
HTTP协议是一种文本协议，所以，它的格式也非常简单。HTTP GET请求的格式：GET /path HTTP/1.1Header1: Value1Header2: Value2Header3: Value3
每个Header一行一个，换行符是\r\n。HTTP POST请求的格式：POST /path HTTP/1.1Header1: Value1Header2: Value2Header3: Value3body data goes here...
当遇到连续两个\r\n时，Header部分结束，后面的数据全部是Body。HTTP响应的格式：200 OKHeader1: Value1Header2: Value2Header3: Value3body data goes here...
HTTP响应如果包含body，也是通过\r\n\r\n来分隔的。请再次注意，Body的数据类型由Content-Type头来确定，如果是网页，Body就是文本，如果是图片，Body就是图片的二进制数据。

3.在HTTP开始工作前，客户端首先会通过TCP/IP协议来和服务端建立链接（TCP三次握手）
4.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。
5.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。
6.一般情况下，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：Connection:keep-alive，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。

3.1短连接
短连接的操作步骤是：建立连接——数据传输——关闭连接…建立连接——数据传输——关闭连接
如果客户请求频繁，将在TCP的建立和关闭操作上浪费较多时间和带宽。

3.2 长链接
长链接,指在一个连接上可以连续发送多个数据包，在连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包。
长链接操作步骤：建立连接——数据传输…（保持连接）…数据传输——关闭连接
长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作，减少浪费，节约时间。
长链接分为 without pipelining 和 with pipelining，下图中是without pipelining，客户端只在收到前一个请求的响应后，才发出新的请求。

下图是with pipelining，每次建立链接后无需等待请求回来就可以发送下一个请求。

4.HTTP请求报文
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：
请求行（request line）、请求头部（header）、请求体组成，下图给出了请求报文的一般格式。

请求行:方法:GET 获取资源POST 向服务器端发送数据，传输实体主体PUT 传输文件HEAD 获取报文首部DELETE 删除文件OPTIONS 询问支持的方法TRACE 追踪路径协议/版本号URL请求头:通用首部(General Header)请求首部(Request Header)响应首部(Response Header)实体首部(Entity Header Fields)请求体

请求报文拆解：

4.1GET请求

4.2POST请求

5.HTTP响应报文
HTTP响应组成：响应行、响应头、响应体。

响应行（HTTP/1.1）表明HTTP版本为1.1版本，状态码为200，状态消息为（ok）
响应头Date:生成响应的日期和时间；Content-Type:指定了MIME类型的HTML(text/html),编码类型是ISO-8859-1
响应体

响应报文拆解：

6.HTTP状态码

2XX 成功：200(OK 客户端发过来的数据被正常处理204(Not Content 正常响应，没有实体206(Partial Content 范围请求，返回部分数据，响应报文中由Content-Range指定实体内容3XX 重定向：301(Moved Permanently) 永久重定向302(Found) 临时重定向，规范要求，方法名不变，但是都会改变303(See Other) 和302类似，但必须用GET方法304(Not Modified) 状态未改变， 配合(If-Match、If-Modified-Since、If-None_Match、If-Range、If-Unmodified-Since)307(Temporary Redirect) 临时重定向，不该改变请求方法4XX 客户端错误：400(Bad Request) 请求报文语法错误401 (unauthorized) 需要认证403(Forbidden) 服务器拒绝访问对应的资源404(Not Found) 服务器上无法找到资源5XX 服务器端错误:500(Internal Server Error)服务器故障503(Service Unavailable) 服务器处于超负载或正在停机维护

7.首部字段
7.1通用首部字段

7.2请求首部字段

7.3响应首部字段

7.4实体首部字段

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