http协议详解

先要将http协议首先要来了解一下网络七层协议，也就是OSI参考模型，一种用于计算机网络通信的标准体系。该模型将网络通信划分为七个层次，下面简单来聊聊七个层次结构。

1. 物理层（Physical Layer）：这是最底层的层次，主要负责传输比特流。在这一层，物理特性如电压、电流、频率等被转化成数字信号，以便于数据的传输。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：这一层主要负责将原始数据（比特流）转换成帧结构，并对这些数据进行差错校验和流控制等处理，以确保传输的可靠性，同时也需要对数据的流控制和帧同步。
3. 网络层（Network Layer）：这一层主要负责网络的寻址与路由，它通过建立逻辑连接来实现不同计算机之间的通信，同时也提供了一些辅助服务，如拥塞控制、包重组等。
4. 传输层（Transport Layer）：这一层主要负责进程之间的通信，它通过建立端到端的连接来确保数据传输的完整性和可靠性。同时还提供了一些流量控制和错误恢复机制。
5. 会话层（Session Layer）：这一层主要负责建立和维护计算机之间的通信会话，它提供了一些辅助服务，如会话管理、同步和故障恢复等。
6. 表示层（Presentation Layer）：这一层主要负责数据格式转换和加密解密等事务，以使应用程序在不同平台上的数据格式能够互相理解和交换。
7. 应用层（Application Layer）：这是最高层的层次，它为用户应用程序提供网络服务，前端页面的喧嚷主要就是在这个层面。如电子邮件、网页浏览等。

以及tcp/ip四层协议：

1. 应用层（Application Layer）：应用层协议是各种不同应用程序之间通信的协议，例如Web浏览器使用HTTP协议，电子邮件使用SMTP协议等。
2. 传输层（Transport Layer）：传输层协议负责在网络上可靠地传输数据，其中最常用的两个协议是TCP和UDP。
3. 网络层（Internet Layer）：网络层协议负责在多个网络之间传输数据，并提供一种寻址机制，其中最常用的协议是IP协议。
4. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层协议定义了如何在主机之间传输数据，它将网络层的数据转换为适合物理层传输的格式。其中最常用的协议是以太网协议。

其中将数据链路层分为物理层和数据链路层，那就是五层模型，在一些资料中是存在五层模型的。 以上对一些新来的同学可能看着有点乱，我们可以用简单的例子来解释一： 想象成邮寄一封信的过程，那么"应用层"就相当于写信的人，"表示层"则负责格式化信件内容，"会话层"则处理收发双方之间的通信会话，"传输层"则保证信件能被准确无误地递送，"网络层"则决定信件如何寄到目标地点，"数据链路层"则负责对信件进行拆分和重组，"物理层"则是实实在在的信件传输媒介，类似于邮递员和快递车等物理设备。

每个层次都有这自己的作用，并可以各个层次之前相互作用，让网络通信更加高效和稳定。

http协议

聊完上面的七层协议后我们来聊聊http协议，http协议是一个应用层协议，主要发生在osi模型中的应用层,http是超文本传输协议的缩写，目前最广泛的是HTPP/1.1版本，它定义了如何从web服务器传输超文本标记语言也就是html到本地进行浏览的协议。 首先我们可以来了解一下如果我们在浏览器输入一个url，这中间会发生些什么

1. 当浏览器输入一个url后，浏览器会对url进行解析，获取到url中的协议，主机，端口，路径，查询参数和哈希值等等信息。具体可以分析为以下步骤：

        1.  解析协议
        浏览器会首先解析 URL 中的协议部分，例如 http、https、ftp 等。
   
        2.  解析主机和端口
        对于 HTTP 和 HTTPS 协议，URL 中一般会包含主机名和端口号。浏览器在解析 URL 时，会先查找该字符串中是否包含主机名和端口号，如果有，则提取出来；如果没有，则使用默认值（如 HTTP 协议默认端口为80，HTTPS 协议默认端口为443）。
   
        3.  解析路径
        URL 中的路径部分表示主机上请求资源的具体位置。浏览器在解析 URL 时，会将路径部分提取出来，并去除其中的转义符（如 %20、%2F 等）。
   
        4.  解析查询参数
        URL 中的查询参数用于向服务器传递额外的信息和参数，它们以 ? 开头，各参数之间使用 & 分隔。浏览器在解析 URL 时，会将查询参数部分提取出来，并将各参数进行解码和拆分，方便后续使用。
   
        5.  解析哈希
        URL 中的哈希部分用于指定该页面内的特定位置，浏览器在解析 URL 时，会将哈希部分提取出来，并将其保存在内存中。
   

2. 之后浏览器会对url进行转换，将url转化为ip地址才能和服务器建立连接，dns是一种将域名转化为ip地址的系统，因此浏览器可以通过dns来获取到服务器的ip地。首先浏览器会检查本地缓存中是否存在该域名的ip地址，如果存在就使用缓存的ip地址进行访问，否则向本地的dns缓存服务器发送dns查询请求，询问域名对应的ip地址。 如果本机的 DNS 缓存服务器没有缓存该域名对应的 IP 地址，则它会将请求转发给其他 DNS 域名服务器进行处理，直到找到包含该域名对应 IP 地址的 DNS 服务器为止。当 DNS 缓存服务器找到该域名对应的 IP 地址后，会将该 IP 地址返回给浏览器，并在本地缓存中保存一份该域名对应的 IP 地址，以便今后更快地响应 DNS 查询请求，浏览器在得到对应的ip地址后，就会和服务器建立tcp连接，接下来就是http熟悉的三次握手环节。

3. 客户端要想通过tcp协议和服务器建立连接，需要通过tcp的三次握手环节，以下是三次握手的过程：

    1.  第一次握手：客户端向服务器发送一个 SYN 报文段，并指定初始序列号（seq=x）。
    1.  第二次握手：服务器接收到 SYN 报文段后，会以自己的 SYN 报文段作为应答，并且也要指定自己的初始序列号（seq=y），同时会对客户端的 SYN 报文段进行确认（ack=x+1）；这个确认报文段ACK的编号是“期望收到客户端下一个数据包的序号”。
    1.  第三次握手：客户端接收到服务器的 SYN/ACK 报文段后，会向服务器发送一个确认 ACK 报文段，并把服务器发来的 SYN 报文段进行确认（ack=y+1）。此时，客户端和服务器都已经完成了三次握手，建立了可靠的连接。
   

以下还有一些细节：

1.  TCP 连接建立时，客户端和服务器要交换各自的 ISN（初始序列号），以便双方可以识别出数据包的顺序。
1.  当服务器收到客户端的 SYN 报文段时，它不仅会响应一个 SYN-ACK 报文段，还会为该连接分配一些内存和其他资源，以便后续的数据传输。
1.  客户端在第一次握手时发送的 SYN 报文段中并没有携带应用数据，而是在第三次握手时通过 ACK 报文段来携带应用数据。
1.  如果服务器一段时间内没有接收到客户端的 ACK 报文段，则会发送一个 RST 报文段，关闭连接。这种情况通常出现在客户端主动关闭了连接，但服务端由于某些原因未能及时收到 ACK 报文段。

4. 但这个时并不会直接向服务器获取资源，而是先在本地的浏览器上获取缓存资源，如果浏览器本地有缓存资源就可以直接在浏览器缓存中提取，不会向服务器获取，提高性能利用效率，这就是我们常说的强缓存。强缓存在浏览器获取到资源缓存的header信息后，会根据两个字段（cache-control和expires）来判断进行一个缓存是否过期的，如果不过期直接获取缓存信息，并缓存header信息，如果过期则会像服务器请求数据，此时状态码为200.

• Expires是http1.0的规范，他的值为一个绝对时间的GMT格式的时间字符串。只要在该时间内，该本地缓存就有效果，但由于有时服务端和客户端会存在时间偏差，此时会因此导致缓存混乱，因此在http1.1出现了Cache-Control，他的优先级比Expires更高。

• Cache-Control是http1.1中出现的，主要根据max-age字段来判断是否过期，它是一个相对的时间，来代表资源的有效期是多久，除此之外，Cache-Control还存在其他字段：

    1.  no-cache：表示缓存只能返回已经验证过的资源，否则必须向服务器请求获取最新数据。
    2.  no-store：表示不缓存任何响应结果，每次访问都要去服务器端获取。
    3.  public：表示响应可以被客户端和代理服务器缓存。
    4.  private：表示响应只能被客户端缓存，代理服务器不能缓存。
    5.  must-revalidate：表示客户端缓存过期后，必须向服务器验证缓存的有效性。
    6.  max-age：表示缓存内容的有效时间，在该时间内缓存内容有效，过期后需要重新从服务器获取。
    7.  s-maxage：类似于max-age，但是只对共享缓存生效，对私有缓存无效。
    8.  proxy-revalidate：类似于must-revalidate，但是只对缓存服务器生效，对客户端缓存无效。
  

2. 如果没有强缓存资源过期，我们就会携带第一次请求返回的有关缓存的header字段信息，也就是它主要依靠的两种方式：Last-Modified和ETag

   1.  Last-Modified是HTTP协议中的一个响应头字段，它表示服务器端资源的最后修改时间。当客户端第一次请求该资源时，服务器会返回该资源的Last-Modified值。客户端在下次请求该资源时，会携带If-Modified-Since请求头字段，该字段的值为上次请求返回的Last-Modified值。服务器收到该请求后，检查资源的修改时间是否比该值更新。如果资源没有被修改，则服务器返回状态码304 Not Modified，客户端直接使用本地缓存；如果资源已被修改，则返回新的资源内容和新的Last-Modified值。
   
   2.  ETag也是HTTP协议中的一个响应头字段，它表示服务器端资源的唯一标识符。当客户端第一次请求该资源时，服务器会返回该资源的ETag值。客户端在下次请求该资源时，会携带If-None-Match请求头字段，该字段的值为上次请求返回的ETag值。服务器收到该请求后，检查资源的Etag是否和该值相同。如果相同，则返回状态码304 Not Modified，客户端使用本地缓存；如果不同，则返回新的资源内容和新的ETag值。