HTTP協(xié)議揭秘：探尋互聯(lián)網(wǎng)的背后密碼、探秘數(shù)據(jù)傳輸?shù)膴W秘
HTTP（超文本傳輸協(xié)議：Hypertext Transfer Protocol）是一種用于在Web上傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議，它是互聯(lián)網(wǎng)上最重要的應(yīng)用層協(xié)議之一。從誕生至今，HTTP一直扮演著連接世界的通信橋梁的角色，在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及中發(fā)揮著重要作用。本文將帶您深入了解HTTP協(xié)議的起源、工作原理、常見特點(diǎn)以及它對現(xiàn)代Web的影響。
一、起源與發(fā)展
HTTP協(xié)議最早由蒂姆·伯納斯-李（Tim Berners-Lee）在1989年創(chuàng)建，作為連接萬維網(wǎng)（World Wide Web）上文檔的一種通信協(xié)議。起初，HTTP的目標(biāo)是在客戶端和服務(wù)器之間傳輸超文本文檔（HTML）和超鏈接（Hyperlink）。隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，HTTP也在不斷演進(jìn)和完善。
在1991年，HTTP的第一個正式版本HTTP/0.9問世，其功能非常簡單，只能傳輸純文本的HTML文檔。而后，在1996年，HTTP/1.0發(fā)布，引入了更多功能，支持傳輸多種格式的資源，如圖片、樣式表和腳本文件。然而，隨著Web應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，HTTP/1.0的性能表現(xiàn)出現(xiàn)了瓶頸。為了解決HTTP/1.0的性能問題HTTP/1.1在1997年發(fā)布，引入了持久連接、管道化請求、Host頭字段等特性，顯著提升了網(wǎng)頁加載速度和用戶體驗(yàn)。
時至今日，HTTP協(xié)議持續(xù)發(fā)展，最新的版本是HTTP/2（2015年發(fā)布）和HTTP/3（2022年發(fā)布），它們進(jìn)一步優(yōu)化了性能、安全性和并行處理能力，逐漸成為主流的HTTP協(xié)議版本。
二、工作原理
HTTP是一種無狀態(tài)的協(xié)議，每個請求都是獨(dú)立的，服務(wù)器不保留與之前請求的狀態(tài)信息。HTTP使用客戶端-服務(wù)器模式，客戶端發(fā)送請求，服務(wù)器處理請求并返回響應(yīng)。
HTTP通信過程遵循以下步驟：
- 建立連接： 客戶端（通常是Web瀏覽器）向服務(wù)器發(fā)起TCP連接，并建立起雙向通信通道。
- 發(fā)送請求： 客戶端發(fā)送HTTP請求到服務(wù)器，請求包含請求行（請求方法、URL和HTTP版本）、請求頭和請求體（對于POST等有內(nèi)容的請求）。
- 處理請求： 服務(wù)器接收并解析請求，根據(jù)請求的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作，可能包括讀取數(shù)據(jù)庫、處理業(yè)務(wù)邏輯等。
- 發(fā)送響應(yīng)： 服務(wù)器將處理結(jié)果封裝為HTTP響應(yīng)，響應(yīng)包含響應(yīng)行（狀態(tài)碼、狀態(tài)文本和HTTP版本）、響應(yīng)頭和響應(yīng)體。
- 關(guān)閉連接： 服務(wù)器發(fā)送完響應(yīng)后，關(guān)閉TCP連接，請求-響應(yīng)過程完成。
三、特點(diǎn)與影響
HTTP協(xié)議具有以下特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對現(xiàn)代Web應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響：
- 無連接和無狀態(tài)： HTTP是無連接的，每個請求和響應(yīng)都是獨(dú)立的。它也是無狀態(tài)的，服務(wù)器不保存客戶端的狀態(tài)信息，每次請求都是無關(guān)的，這有利于實(shí)現(xiàn)可伸縮性和靈活性。
- 靈活性： HTTP的靈活性使得它可以傳輸各種類型的資源，如文本、圖片、視頻等，使Web應(yīng)用呈現(xiàn)豐富多樣的內(nèi)容。
- 基于請求-響應(yīng)模型： HTTP的請求-響應(yīng)模型使得客戶端可以向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)或操作，并獲取服務(wù)器的響應(yīng)。這種模型促進(jìn)了客戶端與服務(wù)器之間的交互和通信。
- 分層架構(gòu)： HTTP的分層架構(gòu)允許通過代理服務(wù)器和緩存來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸，提高性能和響應(yīng)速度。
- 狀態(tài)碼： HTTP的狀態(tài)碼提供了對請求處理結(jié)果的說明，例如200表示成功，404表示未找到，500表示服務(wù)器錯誤等。這些狀態(tài)碼對于診斷和調(diào)試Web應(yīng)用非常有用。
四、協(xié)議組成
HTTP協(xié)議是一種規(guī)范，其樣本通常以請求和響應(yīng)的形式呈現(xiàn)。下面是HTTP協(xié)議的一個樣本，分別展示了HTTP請求和HTTP響應(yīng)的格式。
HTTP請求樣本：
GET /hanko HTTP/1.1
Host: www.hanko.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/93.0.4577.63 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Connection: keep-alive- 第一行是請求行，包含請求方法（GET）、請求的資源路徑（/hanko）和HTTP協(xié)議版本（HTTP/1.1）。
- 接下來是請求頭，包含了請求的一些附加信息，如Host（請求的目標(biāo)主機(jī)）、User-Agent（客戶端的瀏覽器信息）、Accept（客戶端接受的響應(yīng)內(nèi)容類型）等。
當(dāng)年阿里面試問到了http頭connection為keep-alive是什么意思？
當(dāng)HTTP請求頭中的Connection字段設(shè)置為keep-alive時，它表示客戶端希望與服務(wù)器建立持久連接。持久連接允許在同一個TCP連接上發(fā)送多個HTTP請求和響應(yīng)，而不是每個請求都建立一個新的TCP連接，從而減少了連接的建立和關(guān)閉開銷，提高了性能和效率。
除了keep-alive之外，HTTP請求頭中的Connection字段還可以包含其他值，用途如下：
- close： 當(dāng)Connection設(shè)置為close時，表示客戶端或服務(wù)器希望在發(fā)送完當(dāng)前的請求和響應(yīng)后關(guān)閉TCP連接，即不使用持久連接。
- Upgrade： 用于HTTP升級。當(dāng)Connection設(shè)置為Upgrade時，表示客戶端希望升級到其他協(xié)議，如WebSocket。
- Connection-Token： 自定義的Connection標(biāo)記，可以用于傳遞額外的信息或指示特定的處理方式。
雖然名為"keep-alive"，但HTTP的持久連接（keep-alive）并不是真正意義上的一直保持連接。實(shí)際上，HTTP的持久連接是一種在單個TCP連接上可以發(fā)送多個HTTP請求和響應(yīng)的機(jī)制，從而避免了每次請求都重新建立新的TCP連接，從而減少了連接的建立和關(guān)閉的開銷。
HTTP響應(yīng)樣本：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 1234
Server: Apache/2.4.41 (Ubuntu)
Date: Wed, 20 Jul 2023 12:34:56 GMT
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Example Page</title>
</head>
<body>
<h1>Hello, World!</h1>
<p>This is an example page.</p>
</body>
</html>- 第一行是響應(yīng)行，包含HTTP協(xié)議版本（HTTP/1.1）、狀態(tài)碼（200）和狀態(tài)文本（OK）。
- 接下來是響應(yīng)頭，包含了響應(yīng)的一些附加信息，如Content-Type（響應(yīng)內(nèi)容類型）、Content-Length（響應(yīng)內(nèi)容長度）、Server（服務(wù)器信息）等。
- 響應(yīng)頭與響應(yīng)體之間有一個空行，表示響應(yīng)頭結(jié)束，接下來是響應(yīng)體，即實(shí)際返回給客戶端的內(nèi)容。在本例中，響應(yīng)體是一個簡單的HTML頁面。
1、請求頭
常見的請求頭：
- Host： 指定請求的目標(biāo)主機(jī)名和端口號。
- User-Agent： 指定發(fā)送請求的用戶代理，通常是瀏覽器標(biāo)識。
- Accept： 指定客戶端可以接受的響應(yīng)內(nèi)容類型，如文本、圖片、JSON等。
- Accept-Language： 指定客戶端可以接受的自然語言，用于國際化。
- Authorization： 用于身份驗(yàn)證，包含認(rèn)證信息。
- Cookie： 用于在客戶端和服務(wù)器之間傳遞會話信息。
2、響應(yīng)頭
常見的響應(yīng)頭：
- Content-Type： 指定響應(yīng)內(nèi)容的類型，如text/html、application/json等。
- Content-Length： 指定響應(yīng)內(nèi)容的長度，單位為字節(jié)。
- Location： 用于重定向，指定新的URL地址。
- Set-Cookie： 用于在客戶端設(shè)置Cookie，用于維持會話狀態(tài)。
- Cache-Control： 指定響應(yīng)的緩存策略，如no-cache、max-age等。
3、狀態(tài)碼
HTTP狀態(tài)碼是HTTP協(xié)議中用于表示服務(wù)器對請求的處理結(jié)果的數(shù)字代碼。狀態(tài)碼由三位數(shù)字組成，每個狀態(tài)碼表示不同的處理結(jié)果。HTTP狀態(tài)碼主要分為五類，分別以不同的數(shù)字開頭，每類狀態(tài)碼具有特定的含義。以下是常見的HTTP狀態(tài)碼及其含義：
1xx（Informational）： 表示請求已被接收，繼續(xù)處理。
- 100 Continue：服務(wù)器已接收到請求的頭部，并且客戶端應(yīng)繼續(xù)發(fā)送請求的其余部分。
2xx（Successful）： 表示請求已成功被服務(wù)器接收、理解和處理。
- 200 OK：請求成功，服務(wù)器已成功處理請求。
- 201 Created：請求成功，并在服務(wù)器上創(chuàng)建了新的資源。
- 204 No Content：請求成功，但響應(yīng)不包含實(shí)體主體內(nèi)容，用于成功的DELETE請求等。
3xx（Redirection）： 表示需要進(jìn)一步的操作以完成請求。
- 301 Moved Permanently：請求的資源已永久移動到新的URL，客戶端應(yīng)該使用新URL重新請求。
- 302 Found：請求的資源已臨時移動到新的URL，客戶端應(yīng)繼續(xù)使用原始URL。
- 304 Not Modified：客戶端通過條件式請求的資源未修改，可直接使用緩存的版本。
4xx（Client Error）： 表示客戶端發(fā)生錯誤，無法完成請求。
- 400 Bad Request：請求錯誤，服務(wù)器無法理解請求。
- 401 Unauthorized：請求需要身份驗(yàn)證，客戶端需要提供有效的認(rèn)證信息。
- 403 Forbidden：服務(wù)器理解請求，但拒絕執(zhí)行請求。
- 404 Not Found：請求的資源不存在，服務(wù)器未找到請求的URL。
5xx（Server Error）： 表示服務(wù)器發(fā)生錯誤，無法完成請求。
- 500 Internal Server Error：服務(wù)器內(nèi)部錯誤，無法完成請求。
- 502 Bad Gateway：服務(wù)器作為網(wǎng)關(guān)或代理，從上游服務(wù)器收到無效響應(yīng)。
- 503 Service Unavailable：服務(wù)器暫時不可用，通常由于過載或維護(hù)。
4、請求方法
- GET：用于請求獲取指定資源。
- POST：用于提交數(shù)據(jù)給服務(wù)器，如提交表單數(shù)據(jù)。
- PUT：用于更新指定資源的內(nèi)容。
- DELETE：用于刪除指定資源。
- HEAD：類似于GET請求，但只獲取響應(yīng)頭信息，不獲取響應(yīng)體。
- OPTIONS：用于獲取目標(biāo)資源支持的通信選項(xiàng)。
- PATCH：用于對資源進(jìn)行局部更新。
5、Http版本
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）協(xié)議經(jīng)過多次版本的演進(jìn)和改進(jìn)，目前主要有以下幾個主要版本：
- HTTP/0.9： HTTP的最早版本，于1991年發(fā)布。它是一個非常簡單的協(xié)議，僅支持傳輸HTML文本，沒有請求頭和響應(yīng)頭，也沒有狀態(tài)碼。它主要用于傳輸超文本文檔（HTML）和超鏈接（Hyperlink）。
- HTTP/1.0： 于1996年發(fā)布，相比HTTP/0.9，HTTP/1.0引入了請求頭和響應(yīng)頭的概念，允許傳輸多種類型的資源，如圖片、樣式表和腳本文件。HTTP/1.0的特點(diǎn)是每個請求都需要單獨(dú)建立連接，導(dǎo)致效率較低。
- HTTP/1.1： 于1997年發(fā)布，是HTTP協(xié)議的一個重要版本。HTTP/1.1引入了持久連接、管道化請求、Host頭字段等特性，顯著提升了網(wǎng)頁加載速度和用戶體驗(yàn)。持久連接允許在同一個連接上發(fā)送多個請求和響應(yīng)，避免了每次請求都需要重新建立連接的開銷。
- HTTP/2： 于2015年發(fā)布，是HTTP協(xié)議的最新主要版本。HTTP/2進(jìn)一步優(yōu)化了性能、安全性和并行處理能力。它引入了二進(jìn)制協(xié)議，允許多個請求和響應(yīng)同時在同一個連接上傳輸，消除了請求阻塞的問題。HTTP/2還支持頭部壓縮和服務(wù)器推送等特性，進(jìn)一步減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷。
- HTTP/3： 最新版本，于2022年6月6日標(biāo)準(zhǔn)化為RFC9114。會拋棄使用TCP，通過UDP上使用QUIC來承載應(yīng)用層數(shù)據(jù)。
6、Cookie
HTTP Cookie（簡稱Cookie）是HTTP協(xié)議中的一種機(jī)制，用于在客戶端（通常是Web瀏覽器）和服務(wù)器之間傳遞會話信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)。Cookie主要用于記錄用戶的一些狀態(tài)信息，以便服務(wù)器在后續(xù)請求中識別用戶或維持用戶的會話狀態(tài)。
工作原理：
- 服務(wù)器設(shè)置Cookie： 服務(wù)器在HTTP響應(yīng)中的Set-Cookie頭部中設(shè)置Cookie信息，并將Cookie發(fā)送給客戶端。例如：
Set-Cookie: session_id=1234567890; path=/; domain=example.com; expires=Sun, 20-Jul-2025 12:00:00 GMT; secure; HttpOnly- 客戶端保存Cookie： 客戶端（Web瀏覽器）收到服務(wù)器設(shè)置的Cookie后，會將Cookie保存在本地。在以后的請求中，客戶端會在請求頭的Cookie字段中攜帶該Cookie信息。
- 客戶端發(fā)送Cookie： 客戶端在發(fā)送HTTP請求時，會將保存的Cookie信息包含在請求頭的Cookie字段中，發(fā)送給服務(wù)器。
- 服務(wù)器讀取Cookie： 服務(wù)器收到請求后，可以從請求頭的Cookie字段中讀取客戶端發(fā)送的Cookie信息，并根據(jù)其中的數(shù)據(jù)來識別用戶或維持會話狀態(tài)。
Cookie屬性：
Cookie可以包含多個屬性，用于指定其行為和有效期。常見的Cookie屬性包括：
- Name和Value： 表示Cookie的名稱和對應(yīng)的值。
- Domain： 指定Cookie的作用域，指定了哪些域名可以訪問該Cookie。
- Path： 指定Cookie的作用路徑，指定了哪些URL路徑可以訪問該Cookie。
- Expires和Max-Age： 指定Cookie的有效期，Expires指定一個具體的過期時間，Max-Age指定從當(dāng)前時間開始的有效期秒數(shù)。
- Secure： 表示Cookie只能通過HTTPS連接傳輸，用于保證Cookie的安全性。
- HttpOnly： 表示Cookie僅限于通過HTTP或HTTPS傳輸，不能被JavaScript等腳本訪問，用于防止XSS攻擊。
用途：
Cookie在Web應(yīng)用中有許多用途，其中一些常見的包括：
- 記錄用戶的登錄狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證和會話管理。
- 存儲用戶的個性化設(shè)置和偏好。
- 跟蹤用戶的瀏覽行為，用于分析用戶行為和推薦相關(guān)內(nèi)容。
- 在購物網(wǎng)站中，用于保存購物車信息和交易狀態(tài)。
7、URL長度
URL長度的限制由瀏覽器規(guī)定的，而不是HTTP協(xié)議。以下是一些瀏覽器對http中url長度的限制大小。
當(dāng)然大家會說我是搞開發(fā)的，我不用瀏覽器那么長度限制嗎？比如用apache-httpclient，我試httpclient也同樣是有長度限制的，過長就返回400錯誤了。
