HTTP协议

奔跑的毛球
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1 概念

HTTP协议(Hyper Text Transfer Protocol)：浏览器和Web Server之间通信的协议是应用层协议
目标: 是处理客户端和服务端之间的通信
是Web应用载体

  • 小程序
  • 公众号
  • 桌面应用

2 请求/返回

请求和返回都是纯文本格式,分成头(Header)和体(Body)。

3 网址

URL(Uniform Resource Locator)：用于在互联网上定位一个资源。也称之为网址。

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  • scheme：用来描述协议 常用的有https、http、smtp、ftp
  • host：代表主机，使用DNS look up能通过这个网址找到地址，也就是主机
  • port：代表端口
  • path:代表资源在服务器上的目录
  • query：代表查询条件
  • fragment：代表一个二级的分类，通常是给前端用的，比如用作网页定位

4 DNS

4.1 DNS - 工作原理

DNS(Domain Name System)：域名解析系统。
用户访问网址的时候，都是先去DNS服务器上查询,DNS返回地址，然后用户以这个地址建立TCP请求，发送http请求

4.2 DNS Query的分级缓存策略

  1. 先查询浏览器的本地缓存(通常在内存中)
  2. 本地没缓存，查找操作系统的hosts文件，该文件在linux 中在 /etc/hosts里
  3. 上述步骤没有找到，DNS会查询本地服务提供商(ISP）
  4. ISP没找到，请求指向Root根服务器，返回顶级域名服务器地址
  5. 浏览器发送请求给顶级域名服务器，返回权威域名服务器地址
  6. 浏览器发送Lookup请求给权威域名服务器，找到具体DNS记录，返回给浏览器

4.3 DNS记录

DNS的数据以记录形式存储，就叫DNS记录。DNS记录的种类非常多， 有30多种。每条DNS记录描述了网址(URL)的一种关系。

4.3.1 A记录

功能：定义主机的IP地址

4.3.2 AAAA记录

功能：定义主机的IPv6地址

4.3.3 CNAME记录(Canonical Name Record)

功能：定义域名的别名

4.3.4 MX记录(Mail exchanger record)

功能：定义邮件服务器所在的位置。

4.3.5 NS记录(Name Server Record)

功能：定义DNS信息服务器所在的位置。

4.3.6 SOA记录（Start of Authority Record）

功能：定义在多个ns服务器中哪个是主服务器。

4.3.7 TXT记录

功能：提供一个文本信息。

5 内容分发网络(CDN)

CDN(Content Delivery Network):将请求分散到全世界各地，分发流量，加快访问速度。
CDN上无法部署业务逻辑，更新慢，无法保证一致性，比较适合纯的静态资源，比如图片、视频、脚本文件、样式文件等。

6 常见头部字段介绍

6.1 Content-Length

Content-Length：发送/接收Body内容的字节数。

6.2 User-Agent

User-Agent：这个字段可以帮助统计客户端用了什么浏览器、操作系统等

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6.3 Content-Type

Content-Type：请求的时候，告知服务端数据的媒体类（MediaType/MIME Type)。返回的时候告知客户端，数据的媒体类型。

  • text/html：HTML格式
  • text/css：css文本
  • application/json： JSON数据格式
  • image/jpeg：jpg图片格式
  • text/plain：纯文本格式

6.4 Origin

描述请求来源地址

  • 例如：scheme://host:port
  • 不含路径
  • 可以是null

6.5 Accept

Accept：是HTTP协议协商能力的体现，用于建议服务端返回何种媒体类型(MIME Type)

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  • */*代表所有类型(默认)
  • 多个类型用逗号隔开例如：text/html, application/json
  • Accept-Encoding：建议服务端发送哪种编码（压缩算法）
  • deflate, gzip;q=1.0, *;q=0.5
  • Accept-Language：建议服务端传递哪种语言
  • Accept-Language：fr-CH, fr;q=0.9, en;q=0.8, de;q=0.7, *;q=0.5

6.6 Referer

告诉服务端打开当前页面的上一张页面的URL
非浏览器环境有时候不发送Referer（或者虚拟Referer,通常是爬虫)
常用于用户行为分析

6.7 Connection

Connection：决定HTTP连接（不是TCP连接）是否在当前事务完成后关闭。

  • Http1.0 默认是 close
  • Http1.1 后默认是 keep-alive

7 HTTP的方法

7.1 HTTP的方法

  • GET：从服务器获取资源
  • POST：在服务器创建资源(幂等性)
  • PUT：在服务器修改资源
  • DELETE：在服务器删除资源
  • OPTION ：客户端可以在采取具体资源请求之前，决定对该资源采取何种必要措施，或者了解服务器的性能。请求的响应不能缓存
  • TRACE ：用于显示调试信息 多数网站不支持
  • CONNECT： 代理部分相关
  • PATCH ：对资源进行部分更新(极少用)

7.2 状态码

  • 1xx：提供信息
  • 100 continue 101 切换协议(switch protocol)
  • 2xx：成功
  • 3xx：重定向
  • 4xx：客户端错误
  • 5xx：服务端错误

7.3 2xx状态码

  • 200 – OK
  • 201 – Created 已创建
  • 202 – Accepted 已接收
  • 203 – Non-Authoritative Information 非权威内容
  • 204 – No Content 没有内容
  • 205 – Reset Content 重置内容
  • 206 – Partial Content 服务器下发了部分内容(range header)

7.4 3xx状态码

  • 300 – Multiple Choices 用户请求了多个选项的资源（返回选项列表）
  • 301 – Moved Permanently 永久转移
  • 302 – Found 资源被找到（以前是临时转移）
  • 303 – See Other 可以使用GET方法在另一个URL找到资源
  • 304 – Not Modified 没有修改
  • 305 – Use Proxy 需要代理
  • 307 – Temporary Redirect 临时重定向
  • 308 – Permanent Redirect 永久重定向 301和308
    共同点：
  • 资源被永久移动到新的地址 差异：
  • 客户端收到308请求后，延用旧的method(POST/GET/PUT)到新地址
  • 客户端收到301请求后，通常用户会向新地址发起GET请求

302/303/307
共同点

  • 资源临时放到新地址

差异

  • 302是http1.0提出的，最早叫做Moved Temporarily； 很多浏览器实现的时候没有遵照标准，把所有请求都重定向为GET
  • 1999年标准委员会增加了303和307，并将302重新定义为Found。
  • 303告诉客户端使用GET方法重定向资源
  • 307告诉客户端使用原请求的method重定向资源

7.5 4xx状态码

  • 400 – Bad Request 请求格式错误
  • 401 – Unauthorized 没有授权
  • 402 – Payment Required 请先付费
  • 403 – Forbidden 禁止访问
  • 404 – Not Found 没有找到
  • 405 – Method Not Allowed 方法不被允许
  • 406 – Not Acceptable 服务端可以提供的内容和客户端期待的不一样

但是多数服务端开发已经不遵循状态码

7.6 5xx状态码

  • 500 – Internal Server Error(内部服务器错误)
  • 501 – Not Implemented（没有实现)
  • 502 – Bad Gateway(网关错误)
  • 503 – Service Unavailable(服务不可用)
  • 504 – Gateway Timeout(网关超时)
  • 505 – HTTP Version Not Supported（版本不支持)

8 HTTP缓存

传统的HTTP协议层网络结构的三种实体：

  • Web服务器
    • 资源保存在Web服务器中
  • 浏览器
  • 代理

什么是缓存？
存储将被用到的数据，提升访问速度

8.1 缓存的工作原理

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8.2 缓存的优势

成本低(速度快，时间少)
可以有选择性存储数据

8.3 缓存条目

缓存条目：通常是Key/Value结构。如HTTP缓存，通常以Key为URL；Value通常不仅仅只包括数据，还会包括一些描述字段，比如缓存的失效时间等。

8.4 缓存置换

缓存置换：缓存满了后，每次创建新的缓存条目，就会删除旧的缓存条目。
LRU(LRU-Least recently used)缓存置换算法：清理时间上最早的条目

8.5 HTTP缓存

HTTP缓存最重要的配置项为Cache-Control HTTP 返回头。 不仅浏览器可以缓存，浏览器和服务器之间的HTTP代理服务器也可以缓存。

8.6 什么是代理服务器？

代理服务器接收一个请求，然后把请求转发给另一个服务器；从另一个服务器接收结果，然后再返回给请求方。根据工作方式的不同，分成正向代理和反向代理。

8.7 正向代理

定义：把要请求的网址(资源)发送给代理服务器，由代理服务器向目标发送请求后获取资源再返回给请求方。

8.8 反向代理

定义：当请求方向一个网址发送一个请求的时候，请求方意识不到，请求的其实是一个反向代理服务器，这个代理服务器将请求代理给了内部的网络。

8.9 强制缓存

强制缓存行为是强制执行的，在缓存到期前，一定会使用浏览器的缓存。
Cache-Control:public,max-age:10000

  • public：允许所有中间方缓存
  • max-age:10000：缓存10000s。超过时间就再次去服务器拿数据 基于确定时间的强制缓存：Cache-Control:public Expires: Fri, 16 Oct 2020 02:31:07 GMT
    超过Expires限定的日期缓存就会失效
    如果 max-age 和 Expires 都有， Expires 会被忽略。

8.10 协商缓存

协商缓存的行为是基于变更协商的。在缓存条目对应的资源发生生变化前，都使用浏览器缓存。因此协商缓存必须每次都请求服务端.

8.11 Etag

服务端想实现协商缓存时可返回ETag，资源不变，ETag的数值也不会改变。
浏览器保存服务端的E-Tag后缓存资源：ETag: 33a64df551425fcc55e4d42a148795d9f25f89d4
下次请求时带上该E-Tag(服务器匹配成功后返回304 Not Modified)：If-Match: 33a64df551425fcc55e4d42a148795d9f25f89d4

8.12 Last-Modifed(Depreciated)

Last-Modifed(Depreciated)：基于变更时间的协商缓存方案。
服务器返回资源时返回一个 Last-Modifed 头：Last-Modified：Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT
浏览器收到后，进行缓存，保存该时间。 下次发请求时，带上该数据：If-Modifed-Since: Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT
在实际之后资源后更新，则返回新资源，若无更新，就返回304 Not Modifed 。

9 其他前端缓存

  • LocalStorage
  • SessionStorage
  • Android利用端能力

10 HTTP连接

10.1 keep-alive

Keep-Alive：多次请求复用一个TCP连接。

Keep-Alive: timeout=5, max=1000

为什么要keep-alive?

  • TCP三次握手
  • 证书和协商秘钥的传递
  • 为了节省网络成本，会考虑多个请求复用一个TCP连接

10.2 keep-alive的断开

  • 单个请求：请求完成后，在timeout时间内没第二个请求进来则会关闭。
  • 多个请求：在一个请求响应之后，在 timeout 时间内有另一个请求进来，就会利用相同的 TCP 连接继续响应这个请求，直到没有更多请求进来，可以通过 max 字段设定最多响应的请求数。

10.3 keep-alive是不是长连接？

keep-alive并不是长连接
WebSocket：长连接，提供在HTTP协议退化成TCP协议的方式。让客户端和服务器之间保持很长时间的连接且不中断

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