系统学习《图解HTTP》笔记（一）

mofaEb
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1.1 使用 HTTP 协议访问 Web

            请求
客户端 ----------------'>'服务器
    (使用HTTP协议的通信)
客户端 '<'--------------- 服务器
            响应

客户端(web浏览器) 通过发送请求到 Web服务器 获取 文件资源(resource) 等信息，从而显示出Web页面

1.2 HTTP 的诞生

在深入学习HTTP之前，我们先来介绍HTTP诞生的背景。了解背景的同时也成了解当初制定HTTP的初衷，这样有助于我们更好地理解

1.2.1 Web的起源

1989年3月，互联网还只属于少数人，在这一互联网的黎明期，HTTP 诞生了。

最初的理念： 借助多文档之间相互关联形成的超文本（HyperText），连成可相互参阅的WWW（World Wide Web, 万维网）

现在3项WWW构建技术：

  1. HTML（HyperText Makeup Language, 超文本标记语句）
  2. HTTP（HyperText Transfer Protocol, 超文本传输协议）
  3. URL （Uniform Resource Lacator, 统一资源定位符）

1.2.2 Web 成长时代

1.2.3 驻足不前的 HTTP

1.3 网络基础 TCP/IP

为了理解HTTP， 我们需先了解TCP/IP 协议族 。

通常使用的网络（包括互联网）， 是在TCP/IP 协议族的基础上运作的。而HTTP 属于它内部的一个子集。

1.3.1 TCP/IP 协议族

计算机 与 网络设备 要相互通信，双方就必须基于相同的方法、规则，而我们就把这种规则称为 协议（protocol）， 而我们把与互联网相关的协议集合起来总称为 TCP/IP

1.3.2 TCP/IP 的分层管理

TCP/IP 协议族 里重要的一点就是分层。 TCP/IP 协议族 按层次分别分为以下4层：

  1. 应用层 : 决定了向用户提供应用服务时通信的活动。
    • FTP（File Transfer Protocol, 文件传输协议）
    • DNS (Domain Name System, 域名系统)
    • HTTP （HyperText Transfer Protocol, 超文本传输协议）
  2. 传输层 ： 对上层应用层提供处于网络链接中的两台计算机之间的数据传输。
    • TCP （Transmission Control Protocol，传输控制协议）
    • UDP （User Data Protocol, 用户数据报协议）
  3. 网络层： 用来处理网络上流动的数据包，数据包时网络传输的最小单位，该层规定了通过怎样的路径到达对方计算机，并把数据包传送给对方。
  4. 数据链路层： 用来处理连接网络的硬件部分
    • 控制操作系统
    • 硬件的设备驱动
    • Nic （Network Interface Card, 网络适配器）
    • 光纤等物理可见部分
    • 其他硬件...

层次化的好处：

  1. 当某个地方需要改变设计时，只需要替换变动的层
  2. 设计变得相对简单

1.3.3 TCP/IP 通信传输流

利用TCP/IP协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走，接收端则往应用层往上走。

我们用HTTP举例说明：

发送端：

  1. 应用层：客户端发出HTTP请求
  2. 传输层：为了传输方便，在传输层（TCP协议）把从应用层处收到的数据（HTTP请求报文）进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层
  3. 网络层：增加作为通信目的地的MAC地址后转发给链路层
  4. 链路层：发送数据

接收端：

  1. 链路层：接收数据
  2. 网络层：...
  3. 传输层：...
  4. 应用层：收到HTTP请求

发送端 在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。

反之，接收端 在层与层传输数据时，每经过一层时会把对应的首部消去。

这种把数据信息包装起来的做法称为封装（encapsulate）。

1.4 与 HTTP 关系密切的协议： IP、TCP 和DNS

下面我们分别针对在TCP/IP协议族中与HTTP密不可分的3个协议（IP、TCP和DNS）进行说明。

1.4.1负责传输的 IP 协议

按层次分，IP（Internet Protocol）网际协议 位于网络层。

"IP协议" !== "IP地址"

IP协议的作用：把各种数据包传送给对方。 而要保证确实传送到对方那里，则要满足各类条件，

其中两个重要的条件是 IP地址 和 MAC地址（Media Access Control Address）

IP地址指明了节点被分配到的地址，MAC地址是指网卡所属的固定地址。IP地址可以和MAC地址进行配对。IP地址可变换，但MAC地址基本上不会更改。

IP地址间的通信依赖MAC地址

一般情况下：通信的双方在同一局域网（LAN）内的情况是很少的，需要经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方，而进行中转时，会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时就会采用ARP协议（Address Resolution Protocol）

ARP协议（Address Resolution Protocol） 是一种用以解析地址的协议，根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。

没有人能够全面掌握互联网中的传输状况

在到达通信目标前的中转过程中，那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输路线。

这种机制称为路由选择（routing），有点像快递公司的送货过程。想要寄快递的人，只要将自己的货物送到集散中心，就可以知道快递公司是否肯收件发货，该快递公司的集散中心检查货物的送达地址，明确下站该送往哪个区域的集散中心。接着，那个区域的集散中心自会判断是否能送到对方的家中。

我们是想通过这个比喻说明，无论哪台计算机、哪台网络设备，它们都无法全面掌握互联网中的细节。

1.4.2确保可靠性的 TCP 协议

按层次分，TCP 位于传输层， 提供可靠的字节流服务（Byte Stream Service）。

字节流服务（Byte Stream Service）：为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment） 为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之，TCP协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且TCP协议能够确认数据最终是否送达到对方。

为了准确无误地将数据送达目标处，TCP协议采用了三次握手（three-way handshaking） 策略。

三次握手（three-way handshaking）： 用TCP协议把数据包送出去后，TCP不会对传送后的情况置之不理，它一定会向对方确认是否成功送达。握手过程中使用了TCP的标志（flag）——SYN（synchronize）和ACK（acknowledgement）。

步骤：

  1. 发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。
  2. 接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息。
  3. 最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表“握手”结束。 若在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。
    除了上述三次握手，TCP协议还有其他各种手段来保证通信的可靠性。

1.4.3 负责域名解析的 DNS 服务

DNS（Domain Name System）服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议。它提供域名到IP地址之间的解析服务。

计算机既可以被赋予IP地址，也可以被赋予主机名和域名。比如www.hackr.jp。

用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过IP地址访问。 因为与IP地址的一组纯数字相比，用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。

但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难了。因为计算机更擅长处理一长串数字。

为了解决上述的问题，DNS服务应运而生。DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。

1.5 各种协议与 HTTP 协议的关系

学习了和HTTP协议密不可分的TCP/IP协议族中的各种协议后，我们再通过这张图来了解下IP协议、TCP协议和DNS服务在使用HTTP协议的通信过程中各自发挥了哪些作用。

1.6 URI 和 URL

与URI（统一资源标识符） 相比，我们更熟悉URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）。 URL正是使用Web浏览器等访问Web页面时需要输入的网页地址。比如，下图的hackr.jp/ 就是URL。

1.6.1 统一资源标识符(URI)

URI是Uniform Resource Identifier的缩写。RFC2396分别对这3个单词进行了如下定义。

Uniform

规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源，而不用根据上下文环境来识别资源指定的访问方式。另外，加入新增的协议方案（如http：或ftp:）也更容易。

Resource

资源的定义是“可标识的任何东西”。不仅是文档文件，图像或服务（例如当天的天气预报）等能够区别于其他类型的，全都可作为资源。另外，资源不仅可以是单一的，也可以是多数的集合体。

Identifier

表示可标识的对象。也称为标识符。

综上所述，URI就是由某个协议方案表示的资源的定位标识符。协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称。

采用HTTP协议时，协议方案就是http。除此之外，还有ftp、mailto、telnet、file等。标准的URI协议方案有30种左右，由隶属于国际互联网资源管理的非营利社团ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，互联网名称与数字地址分配机构）的IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互联网号码分配局）管理颁布。

URI用字符串标识某一互联网资源，而URL表示资源的地点（互联网上所处的位置）

可见URL 是 URI 的子集

URI 例子，如下所示：

  http://www.ietf.org/rfc/rfc2396.txt
  ldap://[2001:db8::7]/c=GB?objectClass?one
  mailto:John.Doe@example.com
  news:comp.infosystems.www.servers.unix
  tel:+1-816-555-1212
  telnet://192.0.2.16:80/
  urn:oasis:names:specification:docbook:dtd:xml:4.1.2

1.6.2 URI 格式

协议方案名

使用http：或 https：等协议方案名获取访问资源时要指定协议类型，不区分大小写，最后要附带一个冒号（：），也可使用data：或javascript：这类指定数据或脚本程序的方案名。

登录信息（认证）

指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时必要的登录信息（身份认证）。此项是可选项。

服务器地址

使用绝对URI必须指定待访问的服务器地址。地址可以是类似hackr.jp这种DNS可解析的名称，或是192.168.1.1这类IPv4地址名，还可以是[0:0:0:0:0:0:0:1]这样用方括号括起来的IPv6地址名。

服务器端口号

指定服务器连接的网络端口号。此项也是可选项，若用户省略则自动使用默认端口号。

带层次的文件路径

指定服务器上的文件路径来定位特指的资源。这与UNIX系统的文件目录结构相似。

查询字符串

针对已指定的文件路径内的资源，可以使用查询字符串传入任意参数。此项可选。

片段标识符

使用片段标识符通常可标记出已获取资源中的子资源（文档内的某个位置）。但在RFC中并没有明确规定其使用方法。该项也为可选项。

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