「HTTP」 Web 及网络基础

掘掘子
124 阅读8分钟

1 使用 HTTP 协议访问 Web

根据 Web 浏览器地址栏中的 URL，Web 浏览器从 Web 服务器中获取文件资源等信息，从而显示出 Web 界面。

Web 使用 HTTP 协议（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）作为规范，完成客户端到服务端等一系列操作流程。Web 是建立在 HTTP 协议上通信的。

2 HTTP 的诞生

2.1 Web 的诞生

1989 年 3 月，有人提出让两地研究者共享知识的设想。初步设想的是借助多文档之间相互关联形成的超文本，连接成可相互参阅的 WWW（万维网）。

现在已经提出了 3 项 WWW 构建技术：文本标记语言 HTML、文档传输协议 HTTP 和定义文档所在地址的 URL。

2.2 HTTP 的发展

  1. HTTP/0.9，单行协议。请求只有 GET，响应只有 HTML 文档。
  2. HTTP/1.0，构建可扩展性。增加 Header，状态码，支持多种文档类型……
  3. HTTP/1.1，标准化协议。链接复用，缓存，内容协商……
  4. HTTP/2.0，更优异的表现。二进制协议，压缩 header，服务器推送……

3 网络基础 TCP/IP

通常使用的网络是在 TCP/IP 协议族的基础上运作的，HTTP 是它内部的子集。

3.1 TCP/IP 协议族

计算机与网络设备进行通信，双方需要基于相同的规则，比如怎么检测通信目标、哪一方先发起通信、使用什么语言通信、怎么结束通信。不同硬件和操作系统之间的通信也需要一种规则。我们把这种规则称为协议。

TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称。

3.2 TCP/IP 的分层管理

TCP/IP 分为四层：应用层、传输层、网络层和数据链路层。

  1. 应用层，决定了向用户提供应用服务时通信的活动。包括 FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议），DNS（Domain Name System，域名系统）和 HTTP 等。
  2. 传输层，提供处于网络连接中两台计算机之间的数据传输。包括 TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和 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，规定了通过怎样的传输路线到达对方的计算机，并把数据包传送给对方。数据包是网络传输的最小数据单位。
  4. 链路层，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，即网卡），及光纤等物理可见部分（还包括连接器等一切传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

3.3 TCP/IP 通信传输流

image.png

以 HTTP 为例，首先客户端在应用层（HTTP 协议）发出一个 HTTP 请求；之后在传输层（TCP 协议）把应用层接收到的数据（HTTP 请求报文）进行分割，各个报文标记序号和端口号转发到网络层；网络层（IP 协议）增加作为通信目的地的 MAC 地址并转发给链路层。

接收端的链路层接收到数据并想上层发送，一直到应用层。当数据传递到应用层才能算真正接收到用户发来的 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。

4 与 HTTP 相关的协议：IP、TCP 和 DNS

4.1 负责传输的 IP 协议

IP 网际协议位于网络层，作用是把各种数据包传送给对方。需要满足 IP 地址和 MAC 地址这两个重要条件。

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。

  1. 使用 ARP 协议凭 MAC 地址通信

    IP 间的通信依赖 MAC 地址。通信的双方通常经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。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，会采用 ARP 协议（Address Resolution Protocol）。ARP 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。

  2. 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。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。

4.2 确保可靠性的 TCP 协议

TCP 位于传输层，提供可靠的字节流服务。

字节流服务是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段为单位的数据包进行管理。可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方，也就是能够确认数据最终是否送达到对方。

  1. 三次握手

    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策略。用 TCP 协议把数据包送出去后，TCP 会向对方确认是否成功送达。 握手过程中使用了 TCP 的标志—— SYN（synchronize） 和 ACK（acknowledgement）。

    假设是客户端发起的建立请求，刚开始客户端处于 CLOSED 状态，服务器端处于 LISTEN 状态。

    image.png

    1. 发送端首先发送一个带 SYN 标志的数据包给对方，并指定初始化序列号 ISN(c)，此时客户端处于 SYN_SENT 状态。
    2. 接收端收到后， 回传一个带有自己的初始化序列号 ISN(s) 的 SYN 和客户端的 ISN(c) + 1 作为值的 ACK 标志的数据包以示传达确认信息，客户端处于 SYN_RCVD 状态。
    3. 最后，发送端再回传一个值为 ISN(s) + 1 的 ACK 标志的数据包，发送端处于 ESTABLISHED 状态。
    4. 服务器端接收到 ACK 报文后，进入 ESTABLISHED 状态，代表“握手”结束。

    若在某个过程中断，则 TCP 会再次以相同的顺序发送相同的数据包。

  2. 四次挥手

    建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次挥手。假设是客户端发起的关闭请求。

    1. 客户端发送一个 FIN（finish） 报文，报文指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。
    2. 服务器端接收 FIN 后，会发送 ACK 报文，并且把客户端的序列号值 +1 作为报文的序列号值，表明已接收到客户端报文。此时服务器端处于 CLOSE_WAIT 状态。
    3. 服务器端向客户端发送 FIN 报文，并且指定一个序列号。服务器端处于 LAST_ACK 状态。
    4. 客户端收到 FIN 之后，发送一个 ACK 报文应答，且把服务器端序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。一段时间后确定服务端收到自己的 ACK 报文后会进入 CLOSED 状态。
    5. 服务器端接收到 ACK 报文之后，进入 CLOSED 状态。

4.3 负责域名解析的 DNS 服务

DNS 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。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。

5 各种协议与 HTTP 协议的关系

image.png

6 URI 和 URL

6.1 URI

URI（Uniform Resource Identifier）是指统一资源标识符。

  1. Uniform 是指通过统一的格式标记不同类型的资源。
  2. Resource 是指任何可标识的东西。
  3. Identifier 是指可以标识的对象，也称作标识符。

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。HTTP 协议的协议方案是 http，除此之外，协议方案还有 ftp，telnet 等。

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。

要想找到某个人，我们可以通过地址来查找，如“湖北省/武汉市/XX区/XX街道/XX小区/A1-1-1001/书房/张三”，这种方式就是 URL。除此之外，我们还可以使用身份证号来找到他，如“420100xxxxxxxxxxxx”，这种方式就是 URN。URL 和 URN 是 URI 的子集。

6.2 URI 格式

表示指定的 URI，要使用涵盖全部必要信息的绝对 URI、绝对 URL 以及相对 URL。

绝对 URI 的格式：

image.png

avatar
文章
阅读
粉丝