HTTP协议的基本原理与机制

时间 2019-12-10

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HTTP协议，对于web相关开发者来讲极为重要。本文将带您分析HTTP协议的基本原理与机制html

HTTP协议的用途

HTTP协议用于客户端与服务器之间的通讯，在通讯线路两端，一定一端是客户端，另外一端是服务器。
注意：客户端与服务器的角色不是固定的，一端充当客户端，也可能在某次请求中充当服务器。这取决与请求的发起端。HTTP协议属于应用层，创建在传输层协议TCP之上。客户端经过与服务器创建TCP链接，以后发送HTTP请求与接收HTTP响应都是经过访问Socket接口来调用TCP协议实现。git

请求与响应

HTTP协议规定，由客户端发起请求，服务器响应请求并返回信息。
如图，反映了一次HTTP请求并接收一个HTML文件的过程与时间消耗(RTT)。客户端经过TCP链接发送请求报文，服务器收到请求后向其传输文件并返回响应报文。github

请求报文web

GET /index.html HTTP/1.1

        Host: www.cnblogs.com/ACFLOOD 

        Content-Length: 16

请求报文是由请求方法，请求URI，协议版本，可选的首部字段以及内容实体构成。编程

本例中，GET表示请求方法，/index.jsp是请求URI，HTTP/1.1是协议版本，其他的是首部字段。segmentfault

响应报文安全

HTTP/1.1 200 OK 
        
        Date: Mon, 10 May 2016 07:50:15 GMT
    
        Content-Length: 300
    
        Content-Type: text/html

响应报文基本上由协议版本，状态码(返回请求成功或失败状况)，对状态码的解释短语，可选的首部字段以及内容实体构成。服务器

本例中，HTTP/1.1表示协议版本，200表示状态码，OK是对状态码的描述，Date是响应日期，与Content-Length和Content-Type同样，都属于首部字段。网络

HTTP是无状态协议

HTTP是一种无状态(stateless) 协议，HTTP协议自己不会对发送过的请求和相应的通讯状态进行持久化处理。这样作的目的是为了保持HTTP协议的简单性，从而可以快速处理大量的事务，提升效率。session

然而，在许多应用场景中，咱们须要保持用户登陆的状态或记录用户购物车中的商品。因为HTTP是无状态协议，因此必须引入一些技术来记录管理状态，例如Cookie。

HTTP方法

下图展现了基本的HTTP方法。

GET：获取资源。经过URI请求访问已被识别的资源，通过服务器解析后返回相应内容。
POST：传输实体。例如登陆注册时表单的提交。
PUT：传输文件。相似于FTP协议中的文件上传，PUT方法要求在请求报文的主体包含文件，保存到指定URI的位置。因为PUT方法没有验证机制，存在安全性问题，因此必须配合采用安全标准(如REST)。
HEAD：得到报文首部。不返回报文主体，仅返回首部。
DELETE：删除文件。DELELTE方法请求删除服务器上的资源，一样存在安全性问题。因此必须有验证机制与之配合。
OPTIONS：询问服务器支持哪些方法。示例:

请求报文
```
OPTIONS * HTTP/1.1
    
    Host: www.cnblogs.com
```
响应报文
```
HTTP/1.1 200 OK
    
    Allow: GET, POST, HEAD, OPTIONS
```
本例中，客户端经过OPTIONS *询问服务器支持的方法。响应报文最后返回了支持的方法类型。
- TRACE：追踪路径。发送请求时，经过在Max-Forwards首部字段中填入数值，每通过一个服务器数值减一，当减为零以后中止传输，最后收到请求的服务器发出响应。
- CONNECT：经过与代理服务器创建隧道，使用隧道协议加密以后，与服务器进行TCP通讯。经常使用的隧道协议有SSL(Secure Socket Layer)以及TLS(Transport Layer Security)。

非持久链接和持久链接

在实际的应用中，客户端每每会发出一系列请求，接着服务器端对每一个请求进行响应。对于这些请求|响应，若是每次都通过一个单独的TCP链接发送，称为非持久链接。反之，若是每次都通过相同的TCP链接进行发送，称为持久链接。

非持久链接在每次请求|响应以后都要断开链接，下次再创建新的TCP链接，这样就形成了大量的通讯开销。例如前面提到的往返时间(RTT) 就是在创建TCP链接的过程当中的代价。

非持久链接给服务器带来了沉重的负担，每台服务器可能同时面对数以百计甚至更多的请求。持久链接就是为了解决这些问题，其特色是一直保持TCP链接状态，直到遇到明确的中断要求以后再中断链接。持久链接减小了通讯开销，节省了通讯量。
图持久化链接节省通讯开销

总结

本文分析了基本的HTTP运行机制与原理，经过一些实例分析了HTTP请求与响应的过程，以及常见的HTTP方法。对于HTTP链接的特性与机制也进行了探讨。固然这些只是简单的创建起基础的概念。后续的系列我还会对Cookie与session的原理，请求发起的过程以及Socket(套接字)的研究，HTTP解析的过程进行深刻思考和剖析。

做者: Project_Li

专栏：编程梦工厂

参考资料:《图解HTTP协议》《计算机网络：自顶向下方法》 etc

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