HTTP协议｜青训营

Coda0304
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  1. HTTP 协议的基本定义

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一种用于在网络上传输超文本的协议。它是一种客户端-服务器协议，客户端发送请求，服务器返回响应。HTTP是建立在TCP/IP协议之上的应用层协议，使用默认的80端口进行通信。

  1. HTTP 协议主要特征

应用层协议

  • HTTP是一种在应用层进行数据传输的协议。它定义了客户端和服务器之间交换信息的语法和语义。

基于TCP协议

  • HTTP协议建立在TCP/IP协议栈之上，利用TCP提供可靠的数据传输服务。它使用TCP的连接建立、断开和数据传输的机制。

请求-响应模型

  • HTTP采用客户端-服务器模型，客户端发送请求给服务器，服务器返回响应给客户端。请求包括请求方法、URL和可能的请求正文，而响应包括状态码、响应头部和响应正文。

简单可扩展

  • HTTP的语法和方法相对简单易懂，使得开发和调试变得更加容易。同时，HTTP也支持扩展，可以定义和添加新的方法、头部字段和状态码。

无状态

  • HTTP协议本身是无状态的，即服务器不会保存客户端的状态信息。每个请求都是独立的，服务器无法直接识别请求的上下文。为了解决这个问题，可以使用Cookie、Session等机制来维护客户端的状态。

  1. HTTP 协议发展历程

发展历程

  • HTTP/0.9：最初的版本，只支持GET方法，没有头部信息。它只能传输纯文本数据并且没有版本号。

  • HTTP/1.0：引入了更多的请求方法、状态码和头部字段，支持多媒体文件传输。请求和响应都包含了版本号字段。

  • HTTP/1.1：引入了持久连接、管道化等机制，提高了性能。它使用复用连接，减少了每次请求的开销。

  • HTTP/2：引入了多路复用、头部压缩、服务器推送等特性，进一步提高了性能和效率。它可以同时处理多个请求和响应。

HTTP/2

HTTP协议的一种新版本，它引入了一些特性以提供更快、更稳定和更简单的网络通信体验。

主要特点：

  • 帧（Frame）：HTTP/2通信的最小单位是帧，每个帧都包含帧头，用于标识帧所属的数据流。帧可以独立发送和接收，并可以按需被重新组合成完整的消息。

  • 二进制消息：HTTP/2使用二进制编码格式来传输数据，相对于HTTP/1.x的文本格式，二进制编码更加高效。这使得数据在网络上传输更加紧凑，提升了性能。

  • 数据流（Stream）：HTTP/2建立的连接内可以有多个数据流，每个数据流可以承载一条或多条消息。数据流可以同时进行双向的通信，允许客户端和服务器之间交错发送和接收数据。

  • 持久连接：HTTP/2的连接是永久的，不像HTTP/1.x需要为每个请求和响应建立和关闭连接。这样可以减少连接建立的开销，提高了性能和效率。

  • 流控制：HTTP/2引入了流控制机制，用于防止发送方向接收方发送过多的数据导致的溢出或拥塞。通过流控制，接收方可以告知发送方其可接收的数据量，从而控制数据传输的速度。

  • 服务器推送：HTTP/2支持服务器主动推送资源给客户端，即在客户端请求之前，服务器可以主动将一些资源推送给客户端。这可以减少额外的请求，加速页面加载速度。

HTTPS

（Hypertext Transfer Protocol Secure）是一种通过TLS/SSL进行加密的安全版本的HTTP协议。它主要通过使用加密手段来保护在网络上传输的数据的机密性和完整性。

在HTTPS中，数据的加密和解密过程使用了对称加密和非对称加密两种方式。

  • 对称加密：对称加密使用相同的密钥来进行加密和解密操作。发送方和接收方都需要持有相同的密钥，在通信过程中使用该密钥对数据进行加密和解密。对称加密算法速度较快，适合大量数据的加密和解密，但需要确保密钥的安全传输。

  • 非对称加密：非对称加密使用一对密钥，分别是公钥和私钥。公钥可以被任何人获得，而私钥则只有拥有者知道。发送方使用接收方的公钥加密数据，接收方收到后使用私钥进行解密。非对称加密能够提供更高的安全性，但因为加密和解密的计算量较大，所以一般用于交换对称密钥或数字签名的过程。

HTTPS的工作原理是，客户端向服务器发起HTTPS请求时，服务器会将自己的公钥发送给客户端。然后客户端使用服务器的公钥对一个随机产生的对称密钥进行加密，发送给服务器。服务器收到加密后的对称密钥后，使用私钥对其进行解密得到对称密钥，然后双方使用对称密钥来进行后续的加密和解密操作。

通过使用TLS/SSL协议进行数据加密和验证，HTTPS能够有效地防止数据在传输过程中被窃听、篡改或伪造。这使得HTTPS成为安全通信的重要手段，广泛应用于进行在线支付、敏感数据传输以及保护用户隐私等场景。

  1. HTTP 协议的报文结构

  1. 请求报文结构：

  • 方法（Method）：表示对资源的操作类型，常见的有GET、POST、PUT、DELETE等。

  • URL（Uniform Resource Locator）：标识请求的资源。

  • 版本号：HTTP协议的版本。

  • 请求头（Headers）：包含了请求的附加信息，例如Accept、Content-Type等。

  • 请求体（Body）：可选，用于传输请求的数据。

常见的请求头有：

  • Accept：指定客户端能够接受的响应数据格式。

  • Content-Type：指定请求或响应的数据类型。

  • Cache-Control：控制缓存行为，如缓存过期时间等。

  • If-Modified-Since：条件请求头，用于判断资源是否已修改。

  • Expires：指定响应的过期时间。

  • Max-age：指定缓存的最大有效时间。

  • Cookie：在客户端和服务器之间传递的HTTP Cookie信息。

  • Referer：表示当前请求的来源URL。

  • User-Agent：标识发出请求的客户端应用程序。

  1. 响应报文结构：

  • 版本号：HTTP协议的版本。

  • 状态码（Status Code）：表示服务器对请求的处理结果，常见的有200表示成功，404表示未找到资源，500表示服务器错误等。

  • 状态码解释（Status Text）：对状态码进行简要的描述。

  • 响应头（Headers）：包含了响应的附加信息，例如Content-Type、Cache-Control等。

  • 响应体（Body）：包含了响应的数据，例如HTML页面、JSON数据等。

  1. RESTful API

一种基于HTTP协议设计的API风格，按照REST原则进行资源的访问和操作。它的核心理念是将每个URL视为一种资源，并通过HTTP方法（GET、POST、PUT、DELETE等）对资源进行操作。

  1. 缓存

一种提高性能和减少网络流量的技术，可以将经常使用的数据保存在客户端或代理服务器上。常见的缓存策略包括强缓存和协商缓存。

  • 强缓存：通过设置Expires或Cache-Control头来控制资源缓存的时间，如果缓存尚未过期，则直接从缓存中获取资源，不需要发送请求到服务器。

  • 协商缓存：通过设置Etag和Last-Modified头来判断资源是否发生变化，如果未发生变化，则返回304 Not Modified状态码，客户端从缓存获取资源。

  1. Cookie

一种存储在用户终端（通常是浏览器）上的小型文本文件，用于存储用户的会话信息或追踪用户的访问行为。它通过Set-Cookie响应头将数据存储在客户端，并通过Cookie请求头将数据发送回服务器。常见的Cookie属性包括Name、Value、Expires、Path、Domain、Secure、HttpOnly、SameSite等。

  1. HTTP 协议的应用场景

  1. 静态资源传输

HTTP协议可以用来传输静态的文件资源，例如HTML页面、CSS样式表、JavaScript脚本、图片等。浏览器通过HTTP请求获取这些资源，并将其渲染展示给用户。

  1. Web API

HTTP协议是构建Web API的基础，可以用于提供各种网络服务。开发者可以通过定义不同的URL和对应的HTTP方法，实现对资源的增删改查操作。

  1. 跨域通信

由于浏览器的同源策略限制，不同来源（域名、端口、协议）的页面之间无法直接进行通信。HTTP协议提供了跨域通信的解决方案，如CORS（跨源资源共享）、JSONP（JSON with Padding）等。

  1. 鉴权和认证

HTTP协议支持鉴权机制，常见的方式有基于Session和Cookie的鉴权方式，以及基于JWT（JSON Web Token）的无状态鉴权方式。鉴权可以确保只有合法的用户可以访问受保护的资源。

  1. 单点登录（SSO）

SSO是一种身份验证和授权机制，允许用户使用一组凭据（用户名和密码）登录到多个关联的应用系统中。HTTP协议可以作为SSO实现的基础，用户登录认证后，可以在不同的系统中共享身份信息。

  1. HTTP 协议的实际应用

  1. 在浏览器中

XHR（XMLHttpRequest）：XHR是一种在浏览器中使用HTTP协议进行异步通信的技术，通过XHR对象可以发送HTTP请求并接收响应，从而实现页面的动态更新。

Fetch：Fetch是XMLHttpRequest的新一代替代方案，提供更简单、更强大的API，并支持Promise等现代JavaScript特性。

  1. 在Node.js中

  • 标准库：Node.js内置了HTTP/HTTPS模块，可以直接使用这些模块来创建HTTP服务器或客户端，进行网络通信和数据传输。

  • 请求库：常用的请求库如axios提供了更丰富的功能和友好的API，既可以在浏览器环境下使用，也可以在Node.js环境下使用，方便开发者进行HTTP请求的发送和处理。

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