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第 2章简单的HTTP协议
- 2.1 HTTP协议用于客户端和服务器端之间的通信
- 2.2 通过请求和响应的交换达成通信
- 2.3 HTTP是不保存状态的协议
- 2.4 请求URI定位资源
- 2.5 告知服务器意图的HTTP方法
- 2.6 使用方法下达命令
- 2.7 持久连接节省通信量
- - 2.7.1 持久连接
  - 2.7.2 管线化
- 2.8 使用Cookie的状态管理

本章将针对HTTP协议结构进行讲解，主要使用HTTP/1.1版本。学完这章，想必大家就能理解HTTP协议的基础了。

第 2章简单的HTTP协议

2.1 HTTP协议用于客户端和服务器端之间的通信

HTTP协议和TCP/IP协议族内的其他众多协议相同，用于客户端和服务器之间的通信。
请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端，而提供资源响应的一端称为服务器端。

在两台计算机之间使用HTTP协议通信时，在一条通信线路上必定有一端是客户端，另一端则是服务器端。

有时候，按实际情况，两台计算机作为客户端和服务器端的角色有可能会互换。但就仅从一条通信路线来说，服务器端和客户端的角色是确定的，而用HTTP协议能够明确区分哪端是客户端，哪端是服务器端。

2.2 通过请求和响应的交换达成通信

HTTP协议规定，请求从客户端发出，最后服务器端响应该请求并返回。换句话说，肯定是先从客户端开始建立通信的，服务器端在没有接收到请求之前不会发送响应。

下面，我们来看一个具体的例子。

下面则是从客户端发送给某个HTTP服务器端的请求报文中的内容。

GET /index.htm  HTTP/1.1
Host:hachr.jp

起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型，称为方法(method)。随后的字符串index.htm指明了请求访问的资源对象，也叫做请求URI(request-URI)。最后的HTTP/1.1，即HTTP的版本号，用来提示客户端使用的HTTP协议功能。

综合来看，这段请求内容的意思是：请求访问某台HTTP服务器上的/index.htm页面资源。

请求报文是由请求方法、请求URI、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的。

请求首部字段及内容实体稍后会作详细说明。接下来，我们继续讲解。接收到请求的服务器，会将请求内容的处理结果以响应的形式返回。

在起始行开头的HTTP/1.1 表示服务器对应的HTTP版本。

紧挨着的200 OK 表示请求的处理结果的状态码(status code) 和原因短语(reason-phrase) 。下一行显示了创建响应的日期时间，是首部字段(header field) 内的一个属性。

接着以一空行分隔，之后的内容称为资源实体的主体(entity body).

响应报文基本上由协议版本、状态码(表示请求成功或失败的数字代码)、用以解释状态码的原因短语、可选的响应首部字段以及实体主体构成。

2.3 HTTP是不保存状态的协议

HTTP是一种不保存状态，即无状态(stateless)协议。HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在HTTP这个级别，协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。

使用HTTP协议，每当有新的请求发送时，就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事物，确保协议的可伸缩性，而特意把HTTP协议设计成如此简单的。

可是，随着Web的不断发展，因无状态而导致业务处理变得棘手的情况增多了。比如，用户登录一家购物网站，即使他跳转到该站的其他页面后，也需要继续保持登陆状态。针对这个实例，网站为了能够掌握是谁发送的请求，需要保存用户的状态。

HTTP/1.1虽然是无状态协议，但为了实现期望的保持状态功能，于是引入了Cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信，就可以管理状态了。有关Cookie的详细内容稍后讲解。

2.4 请求URI定位资源

HTTP协议使用URI定位互联网上的资源。正是因为URI的特定功能，在互联网上任意位置的资源都能访问到。

当客户端请求访问资源而发送请求时，URI需要将作为请求报文中的请求URI包含在内。指定请求URI的方式有很多。

URI为完整的请求URI，比如GET http://hackr.jp/index.htm HTTP/1.1
在首部字段Host中写明网络域名或IP地址。比如GET/index.htm HTTP/1.1 Host:hackr.jp

除此之外，如果不是访问特定资源而是对服务器本身发起请求，可以用一个*来代替请求URI。下面这个例子是查询HTTP服务器端支持的HTTP方法种类。

OPTIONS * HTTP/1.1

2.5 告知服务器意图的HTTP方法

下面，我们将介绍HTTP/1.1中可使用的方法。

GET：获取资源

GET方法用来请求访问已被URI识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说，如果请求的资源是文本，那就保持原样返回；如果是像CGI(Common Gateway Interface，通用网关接口) 那样的程序，则返回经过执行后的输出结果。

使用GET方法的请求·响应的例子

POST：传输实体主体
POST方法用来传输实体的主体。
虽然用GET方法也可以传输实体的主体，但一般不用GET方法进行传输，而是用POST方法。虽说POST的功能与GET类似，但是POST的主要目的并不是获取响应的主体内容。

使用POST方法请求·响应的例子

PUT：传输文件

PUT方法用来传输文件。 就像FTP协议的文件一样，要求在请求报文的主体中包含文件内容，然后保存到请求URI指定的位置。

但是，鉴于HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制，任何人都可以上传文件，存在安全性问题，因此一般的Web网站不使用该方法。若配合Web应用程序的验证机制，或架构设计采用REST(Representational State Transfer,表征状态转移)标准的同类Web网站，就可能会开放使用PUT方法。

使用PUT方法请求·响应的例子

这里的响应是指：请求执行成功了，但是无数据返回。

HEAD：获得报文首部
HEAD方法和GET方法一样，只是不返回报文主体部分。用于确认RUI的有效性及资源更新的日期时间等。

使用HEAD方法的请求·响应的例子

DELETE：删除文件
DELETE方法用来删除文件，是与PUT相反的方法。DELETE方法按请求URI删除指定的资源。
但是HTTP/1.1的DELETE方法本身与PUT一样不带验证机制，所以一般的WEb网站也不使用DELETE方法。当配合Web应用程序的验证机制，或者遵守REST标准时还是有可能开放使用的。

OPTIONS：询问支持的方法

OPTIONS方法用来查询针对请求URI指定的资源支持的方法。

使用OPTIONS方法的请求·响应例子

TRACE：追踪路径

TRACE方法是让Web服务器端将之前的请求通信返回给客户端的方法。

发送请求时，在Max-Forwards首部字段中填入数值，每经过一个服务器端就将该数字减1，当数值刚好减到0时，就停止继续传输，最后接收到请求的服务器端则返回状态码200 OK 的响应。

客户端通过TRACE方法可以查询发送出去的请求是怎样被加工修改/篡改的。这是因为，请求想要连接到源目标服务器可能会通过代理中转，TRACE方法就是用来确认连接过程中发生的一系列操作。

但是，TRACE方法本来就不怎么常用，再加上它容易引发XST(Cross-Site Tracing,跨站追踪) 攻击，通常就更不会使用了。

使用TRACE请求·响应的例子

CONNECT：要求用隧道协议连接代理

CONNECT方法要求在与代理服务器通信时建立隧道，实现用隧道协议进行TCP通信。主要使用SSL(Secure Sockets Layer,安全套接层)和TLS(Transport Layer Security,传输层安全）协议把通信内容加密后经网络隧道传输。

CONNECT方法的格式如下所示

CONNECT 代理服务器名:端口号  HTTP版本

使用CONNECT方法请求·响应的例子

2.6 使用方法下达命令

向请求URI指定的资源发送请求报文时，采用称为方法的命令。

方法的作用在于，可以指定请求的资源按期望产生某种行为。方法中有GET、POST和HEAD等

上面我们给出了方法名和用法。方法名区分大小写，注意要用大写字母。

2.7 持久连接节省通信量

HTTP协议的初始版本中，每进行一次HTTP通信就要断开一次TCP连接。

以当年的通信情况来看，因为都是些容量很小的文本传输，所以即使这样也没有多大问题。可随着HTTP的普及，文档中包含大量图片的情况多了起来。

比如，使用浏览器浏览一个包含多张图片的HTML页面时，在发送请求访问HTML页面资源的同时，也会请求该HTML页面包含的其他资源。因此，每次的请求都会造成无谓的TCP连接建立和断开，增加通信量的开销。

2.7.1 持久连接

为解决上述TCP连接的问题，HTTP/1.1和一部分HTTP/1.0想出来持久连接(HTTP Persistent Connections,也称为HTTP keep-alive或HTTP connection reuse)的方法。持久连接的特点是，只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持TCP连接状态。

持久连接的好处在于减少了TCP连接的重复建立和断开所造成的额外开销，减轻了服务器端的负载。另外，减少开销的那部分时间，使HTTP请求和响应能够更早地结束，这样Web页面的显示速度也就相应提高了。

在HTTP/1.1中，所有的连接默认都是持久连接，但在HTTP/1.0内并未标准化。虽然有一部分服务器通过非标准的手段实现了持久连接，但服务器端不一定能够支持持久连接。毫无疑问，除了服务器端，客户端也需要支持持久连接。

2.7.2 管线化

持久连接使得多数请求以管线化(pipelining)方式发送成为可能。从前发送请求后需要等待并收到响应，才能发送下一个请求。管线化技术出现后，不用等待响应也可以直接发送下一个请求。

这样就能够做到同时并行发送多个请求，而不需要一个接一个地等待响应了。

比如，当请求一个包含10张图片的HTML Web页面，与挨个连接相比，用持久连接可以让请求更快结束。而管线化技术则比持久连接还要快。请求数越多，时间差就越明显。

2.8 使用Cookie的状态管理

HTTP是无状态协议，它不对之前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说，无法根据之前的状态进行本次的请求处理。

假设要求登录认证的Web页面本身无法进行状态的管理(不记录已登录的状态)，那么每次跳转新页面就要再次登录，或者要在每次请求报文中附加参数来管理登陆状态。

不可否认，无状态协议当然也有它的优点。由于不必保存状态，自然可减少服务器的CPU及内存资源的消耗。从另一侧面来说，也正是因为HTTP协议本身是非常简单的，所以才会被应用在各种场景里。

保留无状态协议这个特征的同时又要解决类似的矛盾问题，于是引入了Cookie技术。Cookie技术通过在请求和响应报文中写入Cookie信息来控制客户端的状态。

Cookie会根据从服务器发送的响应报文内的一个叫做Set-Cookie的首部字段信息，通知客户端保存Cookie。当下次客户端再往该服务器发送请求时，客户端会自动在请求报文中加入Cookie值后再发送出去。

服务器端发现客户端发送过来的Cookie后，会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求，然后对比服务器上的记录，最后得到之前的状态信息。

下图展示了发生Cookie交互的情景。

HTTP请求报文和响应报文的内容如下

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2.2 通过请求和响应的交换达成通信

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2.4 请求URI定位资源

2.5 告知服务器意图的HTTP方法

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