Go语言工程实践入门（四）HTTP框架和网络 | 青训营

小久木
37 阅读6分钟

HTTP协议

HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）是一种用于在网络上传输超文本（HTML、XML、图片等）的应用层协议。它是一种无状态、无连接的协议，由客户端发起请求，服务器返回响应。

在网络传输的数据流中，需要明确地知道协议的边界（协议开始和协议结束）、协议元数据和传输的内容

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常见方法名：GET, HEAD, POST, PUT, DELETE, CONNECT, OPTIONS, TRACE, PATCH

状态码：

  • 1xx：信息类
  • 2xx：成功
  • 3xx：重定向
  • 4xx：客户端错误
  • 5xx：服务端错误

不同版本之间的对比

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HTTP/1.1、HTTP/2 和 QUIC 都是用于在 Web 上进行通信的协议，它们之间有以下区别：

  1. 版本差异
    • HTTP/1.1 是最早的版本，它采用了基于文本的格式，每个请求都需要建立一个新的 TCP 连接，并且只能顺序发送和接收数据
    • HTTP/2 是 HTTP 协议的第二个主要版本，它引入了二进制格式，并支持多路复用（Multiplexing），可以在同一个连接上同时发送和接收多个请求和响应
    • QUIC（Quick UDP Internet Connections）是一个基于 UDP 的传输协议，它比 TCP 更快速、安全，并且提供了连接复用和减少延迟的功能
  2. 传输机制
    • HTTP/1.1 使用明文文本格式进行通信，每个请求和响应都包含头部信息和正文内容。它使用 TCP 作为传输层协议，建立多个连接来处理并发请求
    • HTTP/2 使用二进制格式对请求和响应进行编码，通过帧（Frame）的方式在相同的连接上同时处理多个请求和响应，实现了更高效的多路复用
    • QUIC 建立在 UDP 上，使用自定义的加密协议和错误恢复机制，提供了更好的性能和安全性
  3. 性能和效率
    • HTTP/1.1 在处理多个请求时存在队头阻塞（Head-of-line blocking）问题，因为每个请求都需要在前一个请求的响应返回后才能发送。同时，由于需要建立多个连接，会带来额外的开销
    • HTTP/2 通过多路复用将多个请求和响应复用到同一个连接中，减少了网络延迟和连接建立开销，并且支持服务器主动推送（Server Push）功能，提高了性能
    • QUIC 提供了更快速的连接建立和错误恢复机制，同时支持多路复用和头部压缩，降低了延迟和带宽占用

总的来说，HTTP/1.1 是传统的基于文本的协议，HTTP/2 引入了二进制格式和多路复用机制，提高了性能，而 QUIC 则是基于 UDP 的新一代传输协议，具有更好的性能、安全性和实时性。

网络传输

ARP协议

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是一种用于将网络层的IP地址解析为物理层（以太网或其他局域网技术）的MAC地址的协议。

在一个以太网（Ethernet）局域网中，每个网络设备都有唯一的物理地址，即MAC地址。而在进行数据通信时，通常使用IP地址作为目标地址。ARP协议就是用来解决IP地址和MAC地址之间的映射关系。

ARP 协议的具体工作过程如下：

  1. 主机A需要向主机B发送数据，只知道目标IP地址，不知道对应的MAC地址
  2. 主机A首先在自身ARP缓存中查找目标IP地址对应的MAC地址记录。若有，则直接获取对应的MAC地址，并进行下一步处理
  3. 若主机A的ARP缓存中没有目标IP地址的对应记录，主机A会发送一个ARP请求广播包（ARP Request broadcast），其中包含自己的MAC地址、IP地址以及目标IP地址
  4. 局域网中的所有主机都会收到该ARP请求广播包，但只有与目标IP地址匹配的主机会响应
  5. 目标主机B接收到ARP请求后，会向主机A发送一个ARP响应单播包（ARP Reply unicast），其中包含自己的MAC地址、IP地址以及请求主机A的IP地址
  6. 主机A接收到ARP响应后，将目标IP地址和MAC地址的对应关系存储在自己的ARP缓存中，并将数据发送给目标主机B

此时，主机A成功获取到了目标主机B的MAC地址，并能够进行数据通信。

ARP协议是在同一个局域网内有效的，它依赖于广播和单播传输。

TCP的三次握手和四次挥手

三次握手

  • 第一次握手 客户端设标志位SYN为1，随机生成序号值seq=M，保存在TCP报文的序列号字段里，并将数据包发给服务端请求连接

  • 第二次握手 服务端收到数据包后，设标志位SYN和ACK为1，ack=M+1，随机生成序号值seq=N，并将数据包发给客户端确认连接请求

  • 第三次握手 客户端收到确认报文后，检查ack是否为M+1，ACK是否为1，如果正确则设标志位ACK为1，ack=N+1，并将数据包发送给服务端，服务端检查ack是否为N+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，三次握手结束

四次挥手

  • 第一次挥手 客户端发起挥手请求，设置标志位FIN为1，设置序列号seq=M，将报文发送给服务端，表示客户端没有数据要发送给服务端了

  • 第二次挥手 服务端收到了客户端发送的FIN=1的报文段，设置ACK为1，ack=M+1，将报文发送给客户端，表示服务端告诉客户端，确认并同意关闭请求

  • 第三次挥手 服务端设置标志位FIN为1，设置序列号seq=N，将报文发送给客户端，请求关闭连接

  • 第四次挥手 客户端收到了服务端发送的FIN=1的报文段，设置ACK为1，ack=N+1，将报文发送给服务端，服务端收到ACK之后就关闭连接，此时客户端需要等待2MSL的时间，这期间没有收到回复证明服务端正常关闭，此时客户端关闭连接

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