图解 HTTP 一（了解 TCP/IP）享受着爱和荣誉的人，才会感到生活的乐趣。 —— 夏吉尔硕 # 关于 HTTP 的

享受着爱和荣誉的人，才会感到生活的乐趣。 —— 夏吉尔硕

起步：

关于 HTTP 的背景及从 1.0 开始的演变历史就不过多阐述，有兴趣的可以自行了解，本章内容及进度根据阅读《图解 HTTP》图灵系列丛书，加上自己搜索的互联网资料补充总结。

TCP/IP 的分层

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 4 层：

应用层
- 应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。
- 比如，FTP（文件传输协议）和 DNS（域名系统）服务及 HTTP 协议
传输层
- 传输层对上层应用层，提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。
- 传输层有两个性质不同的协议：TCP（传输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）
  - 二者具有很大的区别，需重点掌握
    - 连接方面：
      - TCP 面向连接，即必须先建立安全连接（三次握手）才能发送数据
      - UDP 无连接，发送数据前不需要建立连接
    - 安全方面：
      - TCP 安全可靠，无差错，不丢失，不重复且按序。
      - UDP 无连接不可靠，尽力进行数据发送，但丢包风险高，不保证数据顺序
    - 连接对象数量方面
      - TCP 仅支持一对一通信
      - UDP 支持一对一，一对多，多对多通信对象
    - 性能方面：
      - TCP 信息包较长，有 20-60 个字节，开销较大
      - UDP 信息包标题短，只有 8 个字节
    - 有序性
      - TCP 利用 seq 序列号对包进行排序，UDP 不排序。
    - 使用场景：
      - TCP 适用于效率要求相对较低，准确性可靠传高的传输，例如文件传输
      - UDP 适用于效率要求高，准确性相对低的场景，比如（QQ 聊天，IP 电话、视频会议、直播啥的）
      - 真实情况比上述会复杂大多使用混合协议，比如局域网的飞秋，聊天UDP，而传输文件是TCP
网络层
- 网络层用来处理在网络上流动的数据包。
  - 数据包是网络传输的最小数据单位
  - 网络层为数据包选择最佳路径，使得数据包达到目的地
  - 补充：会出现丢包的情况，但是丢包由传输层管理，网络层不会去管理。
链路层
- 链路层用来处理连接网络的硬件部分。
- 链路(物理链路)：从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。
- 透明传输：表示无论什么样的比特组合的数据，都能按照原样没有差错的通过这个数据链路层。
- 封装成帧：帧是数据链路层的传送单位。帧长等于帧的数据部分加上帧的首尾部长度。首部和尾部（确定帧的界限）。
- 差错检验：实现无比特差错。

TCP/IP 通信传输流

通信传输流程图，如下所示：

截图来源--《图解 HTTP》丛书

利用TCP/IP协议族网络通信时，通过分层顺序与对方通信
- 发送方：从应用层往下进行
- 接收方：从下往应用层进行
举例 HTTP,客户端作为发送端，请求某个 web 页面数据
- 首先传输层（TCP协议）
  - 把从应用层接受的数据（HTTP 请求报文）分割
  - 在各个报文上打上标记序号（TCP 具有按序性）及端口号
  - 转发给网络层
- 其次到网络层（IP协议）
  - 在传输层整理完的数据基础上，增加通信目的地的 MAC地址
  - 转发给链路层
- 然后到接收端的链路层 - 接收数据，按顺序往上层发送 - 传输到服务器端的应用层时，服务器才接收到客户端发送来的 HTTP 请求

客户端发送的请求数据，在经历层层传输时，势必会被每层所属的首部信息包裹，这叫做封装。同理，从链路层往服务器端的应用层向上传输时，每层对应的首部信息也会层层剥去。

如下图所示：

截图来源--《图解 HTTP》丛书。

与 HTTP 密切相关的协议：IP、TCP 和 DNS

IP 协议：

负责传输的 IP 协议概念：
- 几乎所有的使用网络的系统都会用到 IP 协议，重要性可见一斑
- TCP/IP 协议族中的 IP 指的是 网际协议
- IP（Internet Protocol）网际协议位于 网络层
IP 协议的作用：
- 把各种数据包传送给对方
- 保证必须传送到对方那里，需满足各类条件
  - 重要条件之一：IP 地址
  - 重要条件之二：MAC 地址（Media Access Control Address）。

IP 地址指明了节点被分配的地址。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， MAC地址基本上不会更改。*

使用 ARP 协议凭借 MAC 地址进行通信
- IP 间的通信依赖 MAC 地址
- 网络上，通信双方通常经过多台计算机和网络设备中转才连接到对方
- 中转时，利用下一站中转设备的 MAC 地址搜索下一中转目标
- 此时会使用 ARP 协议
  - ARP 是用以解析地址的协议，根据通信方的 IP 地址反查出对应的 MAC 地址。
如下图所示：

截图来源--《图解 HTTP》丛书

TCP 协议：

确保可靠的 TCP 协议概念：
- 字节流服务：便于传输，把数据分割成以报文段为单位的数据包
- TCP 协议提供字节流服务，为了便于传送大体系数据
- TCP 协议能确保数据到达目标
- TCP 协议位于 传输层
如何确保数据到达目标？
- TCP 协议使用了三次握手（three-way handshaking）策略
- TCP 将数据包传送后，会向对方确认是否成功（ UDP 不会）
知晓一些标识符
- SYN：同步标志
- ACK：确认标志
- FIN：结束标志

'握手' 中使用TCP的标志—— SYN（synchronize） 和 ACK（acknowledgement）

1.发送端先发送一个带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。
补充：若上述任意过程中断，则重新来过
如下图所示：

截图来源--《图解 HTTP》丛书

通俗来描述：

A：客户端先向服务端发送一个 SYN 包告诉它自己的初始序列号是 X
B：服务端收到 SYN 包后回复给客户端一个 ACK 确认包，表明自己收到了，并且也 发送一个 SYN 包告诉客户端自己的初始序列号是 Y；
C：客户端收到这俩包后，会回复服务端一个 ACK 确认包表明收到。

'挥手'：指 TCP 断开连接，停止数据的双向传输，并且回收资源

如下图所示：

截图来源--《腾讯技术工程》公众号

通俗来描述：
A：客户端发送一个FIN包，告知服务端，没有数据传输了
B：服务端收到后回ACK确认包，表明知道了；
C：然后服务端发送FIN 包告诉客户端，也没有数据传输了
D：客户端回一个ACK确认包，表明知道了
至此四次挥手完成，TCP 断开连接。

补充：四次挥手可否变成三次呢？若服务端收到客户端的 FIN 结束标志包告知没有数据传输时，自己也没数据需要发送给客户端，则对客户端的 ACK 确认包和服务端自己的 FIN 结束标志包就可以合并成为一个包发送过去，这样四次挥手就可以变成三次了

DNS 服务：

负责域名解析的 DNS 服务概念：
- DNS（Domain Name System）服务：提供域名到 IP 地址之间的解析服务。
- IP 地址访问不适用于人类记忆，从而通常使用域名访问
- DNS 将域名和 IP 地址相互映射为一个分布式数据库，便于访问互联网
- DNS 协议和 HTTP 协议一样位于 应用层
如下图所示 DNS协议提供通过域名查IP，或逆向从IP反查域名服务：

截图来源--《图解 HTTP》丛书）

各协议与 HTTP 协议的关系及发挥的作用

如下图所示各协议之间协同合作，完成通信及数据交换：

截图来源--《图解 HTTP》丛书）

URL 和 URI

URL 和 URI 概念：
- URL 为统一资源 定位符 ---URI 为统一资源 标识符
- URI 分为三种，URL or URN or （URL and URI）目前所有的 URI 几乎都是 URL
- URL 可以看作是 URI 的子集。
- 浏览器访问 web 页面时，需要输入的网页地址认为是 URL（不是废话 ）
统一资源定位符 URL
- URL 是 Uniform Resource Locator 的缩写
  - URL 由三部分组成：资源类型、存放资源的主机域名、资源文件名
  - （也可认为由 4 部分组成：协议、主机、端口、路径）
统一资源标识符号 URI
- URI 是 Uniform Resource Identifier 的缩写
  - Uniform 指统一的格式，便于处理不同类型的资源
  - Resource 指可标识的任何东西，大多数都可以作为资源
  - Identifier 指可标识的对象，也称为标识符
- 综述：URI 是某个协议方案标识的资源的定位标识符
  - 协议方案：访问资源所使用的协议类型名称
  - 比如：使用 HTTP（HTTPS）时，协议方案就是 http(https)
- 绝对的 URI 格式：
知乎示例
- URI：身份证号
- URL：人类协议://中国/河南省/郑州市/光明路/3 栋 4 号/小明.人

总结：

URI 为标识符，URL 为定位符，两者都可以确定唯一资源，其中 通过地址规则实现的 URI 可以被称作 URL ，URL 是 URI 的一种表现，所以 URI 作为更宽泛的定义包含了 URL。

图解 HTTP 一（了解 TCP/IP）