简单的HTTP协议

mighty_Jay
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HTTP协议用于客户端和服务器之间的通信

HTTP协议和TCP/IP协议族内的其他众多的协议相同，用于客户端和服务器之间的通信。

请求访问文本或图像等资源的一段称为客户端，而提供资源响应的一端称为服务器端

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图：应用HTTP协议时，必定是一段担任客户端角色，另一端担任服务器端角色

在两台计算机之间使用HTTP协议通信时，在一条通信线路上必定有一端是客户端，另一端则是服务器端。

通过请求和响应的交换达成通信

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图：请求必定由客户端发出，而服务器端回复响应

HTTP协议规定，请求从客户端发出，最后服务器端响应该请求并返回。

下面，我们来看一个具体的实例：

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下面则是从客户端发送给某个HTTP服务器端的请求报文中的内容。

GET /index.htm HTTP/1.1
Host： hackr.jp
  • 起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型，称为方法（method）。
  • 随后的字符串“/index.html” 指明了请求访问的资源对象，也叫做请求URL（request-URL）
  • 最后的HTTP/1.1，即HTTP的版本号，用来提示客户端使用的HTTP协议功能

综合来看，这段请求内容的意思是：请求访问某台HTTP服务器上的 /index.html 页面资源。

请求报文是由：请求方法、请求URL、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的。

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图：请求报文的构成。

服务器端接受请求后，会将请求内容处理，并将处理结果以响应的形式返回。

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 10 Jul 2012 06:50:15 GMT
Content-Length: 362
Content-Type: text/html
<html>
  • HTTP/1.1： 表示服务器对应的HTTP版本。
  • 200 OK： 表示请求的处理结果的状态码和原因短语（reasion-phrase）。
  • Date：一行信息显示创建响应的日期时间，是首部字段（hader field）内的一个属性
  • 空行分隔之后的内容称为资源实体的主体（entity body）

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图：响应报文的构成

HTTP是不保存状态的协议

HTTP是一种不保存状态，即无状态（stateless）协议。HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在HTTP这个级别，协议对于发送过的请求或相应都不做持久化处理。

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图：HTTP协议自身不具备保存之前发送过请求或者响应的功能

但是，随着Web打不断发展，不保存状态已经满足不了需求，为了实现期望的保持状态功能，引入了Cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信，就可以管理状态了。

请求URl定位资源

HTTP协议使用URL定位互联网上的资源，正是因为URL的特定功能，在互联网上任意位置的资源都能访问到。

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图：HTTP协议使用URL让客户端定位到服务器端资源

指定URL的方式有很多：

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图：以hackr.jp/index.html 做为请求的例子

除此之外，如果不是访问特定资源二是对服务器本身发起请求，可以用一个 * 来代替请求URL。下面这个例子是查询 HTTP 服务器端支持 的 HTTP 方法种类。

OPTIONS * HTTP/1.1

告知服务器意图的HTTP方法

GET：获取资源

GET方法用来请求访问已被URL识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说，如果请求的资源是文本，那就保持原样返回；如果是想CGI（Common GateWay Interface，通过哪个网管接口）那样的程序，则返回经过执行后的输出结果。

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图：使用GET方法的请求——响应的例子

请求：

GET /index.html HTTP/1.1
Host:www.hackr.jp

响应：

返回index.html的页面资源

请求：

GET /index.html HTTP/1.1
Host:www.hackr.jp
If-Modified-Since:Thu,12 Jul 2012 07:30:00 GMT

响应：

仅返回2012年7月12日7点30分以后更新过的index.html页面资源。如果未有内容更新，则以状态码304 Not Modified 作为响应返回

POST: 传输实体主体

虽然用GET方法也可以传输实体的主体，但一般不用GET方法进行传输，而是使用POST方法。

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使用POST方法的请求——响应例子

请求：

POST /submit.cgi HTTP/1.1
Host:www.hackr.jp
Content-Length:1560(1560字节的数据)

响应：

返回submit.cgi接收数据的处理结果

PUT： 传输文件

PUT方法用来传输文件，就像FTP协议的文件上传一样，要求再请求报文的主体中包含文件内容，然后保存到请求URL指定的位置。但是鉴于HTTP/1.1 的PUT 方法自身不带验证机制，任何人都可以上传文件，存在安全性问题，因为一般的Web网站不实用该方法。若配合Web应用程序的验证机制，或者架构设计采用REST（REpresentational State Transfer,表征状态转移）标准的同类Web网站，就可能会开放使用PUT方法。

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使用PUT方法的请求——响应的例子

请求：

PUT /example.html HTTP/1.1
Host:www.hackr.jp
Content-Type:text/html
Content_length: 1560(1560字节的数据)

响应：

响应返回状态码 204 No Content （比如：该html已存在于服务器上）

DELETE： 删除文件

DELETE方法用来删除文件，是与PUT相反的方法。DELETE方法按请求URL删除指定的资源

但是，HTTP/1.1 的DELETE方法本身和PUT 方法一样，不带验证机制，所以一般的Web网站也不实用DELETE方法。当配合Web应用程序的验证机制，或遵守REST标准时，还是有可能会开放使用的。

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使用DELETE方法的请求——响应的例子 请求：

DELETE /example.html HTTP/1.1
Host:www.hackr.jp

响应：

响应返回状态码204 No Content （比如： 该html已经从该服务器上删除）

HEAD： 获得报文首部

HEAD方法和PUT方法一样，只是不返回报文主题部分。用于确认URL 的有效性以及资源更新的日期时间等。

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图： 和GET一样，但不返回报文主题

使用HEAD方法的请求——响应的例子

请求：

HEAD /index.html HTTP/1.1
Host: www.hackr.jp

响应：

返回index.html 有关的响应首部

OPTIONS：询问支持的方法

OPTIONS 方法用来查询针对请求URL指定的资源支持的方法。

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使用OPTIONS方法的请求——响应的例子 请求：

OPTIONS * HTTP/1.1
Host:www.hackr.jp

响应：

HTTP/1.1 200 OK
Allow:GET,POST,HEAD,OPTIONS(返回服务器支持的方法)

TRACE：追踪路径

TRACE方法是让Web服务器端将之前的请求通信 还回给客户端的方法。

发送请求时，在Max-Forwards首部字段中填入数值，每经过一个服务器端就将数字减1，当数值刚好减到0时，就停止继续传输，最后接收到请求的服务器端则返回状态码 200 OK的响应。

客户端通过TRACE 方法可以查询发送出去的请求是怎样被加工修改/篡改的。这是因为，请求想要练级诶到源目标服务器可能会通过代理中专，TRACE方法就是用来确认连接过程中发生的一系列操作。

但是，TRACE方法本来就不怎么常用，再加上容易引发XST（Cross-Site Tracing，跨站追踪）攻击，通常就更不会用到了。

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使用TRACE方法的请求——响应例子

请求：

TRACE / HTTP/1.1
Host:hackr.jp
Max-Forwards:2

响应：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type:message/http
Content-Length:1023

TRACE / HTTP/1.1
Host:hackr.jp
Max-Forwards:2(返回响应包含请求内容)

CONNECT: 要求用隧道协议连接代理

CONNECT 方法要求在与代理服务器通信时，建立隧道，实现用隧道协议进行TCP通信。主要使用SSL （Secure Scokets Layer, 安全套接层）和TLS （Transport Layer Security, 传输层安全）协议把通信内容加密后经网络隧道传输。

CONNECT方法的格式如下所示：

CONNECT 代理服务器名：端口号 HTTP版本

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使用CONNECT 方法的请求响应的例子

请求：

CONNECT proxy.hackr.jp:8080 HTTP/1.1
Host:proxy.hackr.jp

响应：

HTTP/1.1 200 OK (之后进入网络隧道)

使用方法下达命令

向请求URL指定的资源发送请求报文时，采用称为方法的命令。 方法的作用在于，可以指定请求的资源按期望产生某种行为。方法中有GET,POST 和 HEAD等

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下表列出了 HTTP/1.0和HTTP/1.1支持的方法。另外，方法名区分大小写，注意要用大写字母。

表 2-1： HTTP/1.0和HTTP/1.1 支持的方法

方法说明支持的HTTP协议版本
GET获取资源1.0、1.1
POST传输实体主体1.0、1.1
PUT获取文件1.0、1.1
HEAD获得报文首部1.0、1.1
DELETE删除文件1.0、1.1
OPTIONS询问支持的方法1.1
TRACE最终路径1.1
CONNECT要求用隧道协议连接代理1.1
LINK建立和资源之间的联系1.0
UNLINK断开连接关系1.0

在这里举例的众多方法中，LINK和UNLINK已被HTTP/1.1废弃，不再支持。

持久连接节省通信量

HTTP协议的初始版本中，每进行一次HTTP通信就要断开一次TCP连接。

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以当年的通信情况来说，因为都是些容量很小的文本传输，所以即使这样也没有多大问题。可随着HTTP的普及，文档中包含大量图片的情况多了起来。

比如：使用浏览器浏览一个包含多张图片的HTML页面时，在发送请求访问HTML页面资源的同时，也会请求该HTMLL页面里包含的其他资源。因此，每次的请求都会造成无谓的TCP连接建立和断开，增加通信量的开销。

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持久连接

为了解决上述TCP连接的问题，HTTP/1.1和一部分的HTTP/1.0 想出了持久连接（HTTP Persistent Connections，也称为HTTP keep-alive 或 HTTP connection reuse ）的方法。持久连接的特点是，只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持TCP 连接状态。

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图：持久连接旨在建立一次TCP连接后进行多次请求和响应的交互

持久连接的好处在于减少了TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销，减轻了服务器端的负载。另外，减少开销的那部分时间，使HTTP请求和响应能够更早地结束，这样Web页面的显示速度也就响应提高了。

在HTTP/1.1中，所有的连接默认都是持久连接，但在HTTP/1.0内并未标准化。虽然有一部分服务器通过非标准的手段实现了持久连接，但服务器端不一定能够支持持久连接。毫无疑问，除了服务器端，客户端也需要支持持久连接。

管线化

持久连接使得多数请求以管线化（pipelining）方法发送成为可能。从前发送请求后需等待并收到响应，才能发送下一个请求。管线化技术出现后，不用等待响应亦可直接发送下一个请求。

这样就能够做到同时并行发送多个请求，而不需要一个接一个地等待响应了。

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图： 不等待响应，直接发送下一个请求

比如： 当请求一个包含10张图片的HTML Web页面，与挨个连接相比，用持久连接可以让请求更快结束。而管线化技术则比持久连接还要快。请求数越多，时间差就越明显。

使用Cookie的状态管理

HTTP是无状态协议，它不对之前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说，无法根据之前的状态进行本次的请求处理。

假设要求登录认证的Web页面本身无法进行状态的管理（不记录已登录的状态），那么每次跳转新页面不是要再次登录，就是要在每次请求报文中附加参数来管理登录状态。

不可否认，无状态协议当然也有它的优点。由于不必保存状态，自然可减少服务器的CPU及内存资源的消耗。从另一侧面来说，也正是因为HTTP协议本身是非常简单的，所以才会被应用在各种场景里。

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图：如果让服务器管理全部客户端状态，则会成为负担

保留无状态协议这个特征的同时又要解决类似的矛盾问题，于是引入了Cookie技术。Cookie技术通过在请求和响应报文中写入Cookie信息来控制客户端的状态。

Cookie会根据从服务器端发送的响应报文内的一个叫做 Set-Cookie 的首部字段信息，通过客户端保存Cookie。当下次客户端再往该服务器发送请求时，客户端会自动在请求报文中加入Cookie值后发送出去。

服务器端发送客户端发送过来的Cookie后，会去检查究竟是从哪个客户端发来的连接请求，然后对比服务器上的记录，最后得到之前的状态信息。

  • 没有Cookie信息状态下的请求

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  • 第2次以后（存有Cookie信息状态）的请求

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上图展示了发送Cookie交互的情景，HTTP请求报文和响应报文的内容如下。

  1. 请求报文（没有Cookie信息的状态）

    GET /reader/ HTTP/1.1
Host: hackr.jp
* 首部字段内没有Cookie的相关信息

  2. 响应报文（服务器端生成Cooki信息）

    HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 12 Jul 2012 07:12:20 GMT
Server: Apache
<Set-Cookie: sid=1342077140226724; path=/; expires=Web,10-Oct-12 07:12:20 GMT>
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8

  3. 请求报文（自动发送保存着的Cookie信息）

    GET /image/ HTTP/1.1
Host: hackr.jp
Cookie:sid=1342077140226724

    有关请求报文和响应报文内 Cookie对应的首部字段，请参考之后的章节。

注明：摘抄于《图解 HTTP》

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