HTTP的秘密（1）协议本质 | 8月更文挑战

传达室老大爷
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HTTP协议(Hyper Text Transfer Protocol)超文本传输协议。HTTP是应用层的传输协议，设计初衷是为了发送和接收HTML页面。

我们在输入网址时的http:// 就是在告诉浏览器使用的通信协议类型。

那么HTTP协议是如何工作的呢？ 比如要展示一个网页：

  1. 浏览器首先向目标网站，发送HTTP请求来获取页面的HTML文档
  2. 再解析文档中的资源信息，向其路径发送其他HTTP请求
  3. 获取JS脚本或CSS样式来进行页面渲染，以及其它一些页面资源（图片和视频等）
  4. 最后浏览器将这些资源整合到一起，展现出一个完整的网页。

HTTP协议栈

image.png

可以看到，HTTP位于应用层，HTTP报文(message)主要通过传输层的TCP连接来发送。HTTP协议传输的不是TCP里被切分的二进制包（datagram），而是完整的、有意义的数据，可以被浏览器、服务器这样的上层应用程序处理。这里的数据包括：图片、音频、视频、甚至是压缩包。

上图中的TLS部分，是HTTPS协议新加的内容，作用是身份认证和加密，我会在HTTPS文章中详细介绍。

我再贴一张图，显示互联网各个通信层不同的数据格式：

image.png

HTTP协议的本质

研究问题要看本质，HTTP的本质有如下5点：

  1. HTTP采用基于“客户端/服务器的请求--应答”模式(request–response in the client–server computing model), 这就说明了HTTP 协议是一个“双向协议”。

    • 客户端：HTTP中统称为user-agent，是任何能够为用户发起HTTP请求行为的程序。这个角色通常都是浏览器。
    • 服务器：Server，这里的服务器不一定是一台机器，也可以是一组服务器组成的计算机集群，也可能是安装在一台计算机上的众多Servers。

  2. HTTP协议不是端到端END-END，而是hop by hop。这就意味着HTTP允许中介网元去提升或发起客户端与服务器间的通信。这增强了HTTP协议的扩展性和灵活性。 image.png

  • 客户端到服务器的数据传输过程中可以存在任意多个“中间人”，而这些中间人也都遵从 HTTP 协议，只要不打扰基本的数据传输，就可以添加任意的额外功能，例如安全认证、数据压缩、编码转换等 等，优化整个传输过程。
    • 比如CDN这种网络缓存服务，它代替源站服务器响应客户端的资源请求，扮演着透明代理和反向代理的角色。
    • HTTP代理服务器在私有网络中可以帮助没有公网IP的客户端通信，通过中继从外部服务器中继消息。充当网络信息"中转站"的角色。
  • 但事情都有两面性，中间人也导致了HTTP的安全性受到很大威胁，会有中间人攻击，篡改，窃听等问题出现，这就引出了HTTPS协议的诞生。我在之后文章会谈到。

  1. HTTP是无连接，这句话有两层意思：

    • 第一层是HTTP协议并不会建立起两个网元的连接，这是TCP要做的事情，在应用层，客户端和服务器是无连接的。

    • 第二层是，HTTP/1.0会限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接，并不会一直保持，如果有新的请求就需要重建连接，这就是“短链接”的概念。采用这种方式可以节省传输时间。

    • HTTP协议产生于互联网，网络内容访问的特点是突发性强，间歇性大，访问量大，并发性强，连续性不强，并且网页浏览的联想性、发散性导致两次传送的数据关联性很低，因此HTTP被设计为请求时建连接、请求完释放连接，以尽快将资源释放出来服务其他客户端。

    • 从HTTP/1.1起，默认都开启了“长连接”特性，Keep-Alive，保持连接特性，当完成一个HTTP请求后，客户端和服务器之间用于传输的TCP连接不会立即释放，如果客户端再次访问这个服务器上的资源，会继续使用这一条已经建立的TCP连接，但Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器中设定这个时间。

  2. 通过HTTP协议发送的多媒体资源是不受格式限制的，意思是，只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容，任何类型的数据都可以通过HTTP发送。

    • 同时，为了提高沟通效率，HTTP协议支持MIME-type内容类型。

  3. HTTP是无状态的：无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。

    • 如上文提到的，web内容的访问连续性低，间歇性大，突发性强，两个请求之间的关联性弱。这意味着大部分HTTP请求都是独立的。所以HTTP协议在设计时利用这个特点。

    • 优势是：降低对带宽的需求，减少信令开销，节约网络和服务器处理资源。

    • 劣势是：如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。

    • 解决方案是，应用缓存Cookies。把Cookies添加到HTTP消息中，创建一个会话session，让每次请求都能共享相同的上下文信息，达成相同的状态。使用Cookies可以创建有状态的会话。

好了，看透了HTTP协议的本质，我们在下一篇继续了解HTTP协议不同版本的特性。



感谢阅读，如有不准确或错误请留言指正，我会及时修正

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参考资料：

MDN HTTP developer.mozilla.org/

TCP/IP 各层的数据格式 静水流深blog.csdn.net/Hongwei_199…

HTTP教程 菜鸟教程 www.runoob.com/http/http-t…

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