HTTP详解

原创于 2025-11-08 11:01:13 发布 · 1k 阅读

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#http #网络协议 #网络

一、什么是 HTTP？

HTTP（HyperText Transfer Protocol） 是互联网上最核心的通信协议之一。
它定义了 客户端（Client） 与 服务器（Server） 之间如何请求和传输数据。

HTTP 是万维网（WWW）的基础，支持网页浏览、文件下载、API 调用等应用场景。

简单来说：HTTP 是“浏览器与服务器交流的语言”。

例如当你访问：

https://example.com/index.html

实际上发生了以下几步：

浏览器将域名 example.com 解析为 IP 地址；
通过 TCP（或 QUIC）建立连接；
向服务器发送 HTTP 请求；
服务器返回响应（HTML、图片、JSON 等）；
浏览器渲染内容给你看。

二、HTTP 协议在网络中的位置

HTTP 位于 应用层，是 TCP/IP 协议族的最上层：

层级	协议	功能
应用层	HTTP、FTP、SMTP、DNS	直接为用户提供服务
传输层	TCP、UDP	端到端通信（可靠/不可靠）
网络层	IP、ICMP	寻址与路由
数据链路层	Ethernet、Wi-Fi	数据帧传输
物理层	电信号、光信号	比特流传输

HTTP 依赖于 TCP（可靠传输），而 HTTPS 则依赖于 TCP + TLS。

三、一次完整的 HTTP 通信流程

以浏览器访问网页为例：

DNS 解析
- 把域名解析为 IP 地址；
- 可能经过本地缓存、路由器缓存、DNS 服务器等多级解析。
建立连接
- HTTP/1.x：三次握手建立 TCP 连接；
- HTTPS：建立 TCP 后还要进行 TLS 握手（证书验证、密钥交换）。
发送 HTTP 请求
- 浏览器构造请求报文，包含方法、路径、头、体；
- 通过 TCP 发送给服务器。
服务器处理请求
- Web 服务器（如 Nginx）解析报文；
- 交给后端程序（如 Go、Node.js、Python）处理；
- 生成响应。
返回响应
- 服务器返回状态码、响应头、响应体；
- 浏览器解析内容、执行脚本、加载资源。
关闭连接或复用
- HTTP/1.0 默认短连接；
- HTTP/1.1 及以后支持持久连接（keep-alive）。

四、HTTP 报文结构详解

1️⃣ 请求报文（Request）

<请求行>
<请求头>
<空行>
<请求体>

示例：

POST /api/login HTTP/1.1
Host: example.com
User-Agent: Mozilla/5.0
Content-Type: application/json
Content-Length: 35

{"username": "test", "password": "123"}

解析：

请求行：请求方法 + 路径 + 协议版本
请求头：描述请求的额外信息（类型、长度、认证信息等）
请求体：请求内容（POST/PUT 一般包含）

2️⃣ 响应报文（Response）

<状态行>
<响应头>
<空行>
<响应体>

示例：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 45
Set-Cookie: sessionid=abc123; HttpOnly

{"message": "login success", "code": 0}

五、常见 HTTP 方法

方法	描述	是否安全	是否幂等	是否有请求体
GET	获取资源	✅	✅	❌
POST	提交数据（新增）	❌	❌	✅
PUT	更新资源（整体）	❌	✅	✅
PATCH	部分更新资源	❌	✅	✅
DELETE	删除资源	❌	✅	❌
HEAD	获取资源元信息	✅	✅	❌
OPTIONS	查看服务器支持哪些方法	✅	✅	❌

💡 幂等：多次调用结果相同，例如多次 DELETE 相同资源。

六、HTTP 状态码全表与解析

分类	范围	含义
1xx	100–199	信息性，表示请求已接收继续处理
2xx	200–299	成功
3xx	300–399	重定向
4xx	400–499	客户端错误
5xx	500–599	服务器错误

常用状态码详解：

✅ 成功类

200 OK：请求成功；
201 Created：资源已创建；
204 No Content：成功但无内容返回。

🔁 重定向类

301 Moved Permanently：永久重定向；
302 Found：临时重定向；
304 Not Modified：使用缓存，无需重新下载。

⚠️ 客户端错误

400 Bad Request：请求参数错误；
401 Unauthorized：未认证；
403 Forbidden：权限不足；
404 Not Found：资源不存在；
429 Too Many Requests：请求太频繁。

💀 服务器错误

500 Internal Server Error：通用错误；
502 Bad Gateway：网关错误（上游服务异常）；
503 Service Unavailable：服务器过载或维护；
504 Gateway Timeout：上游超时。

七、HTTP 首部字段详解

📤 请求头

字段	示例	说明
Host	example.com	请求目标主机
User-Agent	Mozilla/5.0	客户端信息
Accept	application/json	希望返回的数据类型
Authorization	Bearer token	携带认证信息
Cookie	userId=100	携带 Cookie
Content-Type	application/json	请求体格式
Referer	https://google.com	来源页面（防盗链）

📥 响应头

字段	示例	说明
Content-Type	text/html	返回内容类型
Content-Length	1024	返回体长度
Cache-Control	max-age=3600	缓存策略
Set-Cookie	session=abc123	设置 Cookie
Access-Control-Allow-Origin	*	允许跨域访问
ETag	"a1b2c3"	内容唯一标识（缓存验证）

八、HTTP 的无状态与会话保持

HTTP 是 无状态的，每次请求独立。
服务器不会记住你上次是谁。

解决方案：

1️⃣ Cookie

浏览器保存小段文本，每次请求自动带上：

Set-Cookie: token=abc123; HttpOnly

2️⃣ Session

服务器端保存登录状态，通过 Cookie 里的 session ID 识别用户。

3️⃣ Token / JWT

前后端分离常用方案：
服务器签发 Token，客户端每次请求带上：

Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1Ni...

九、HTTPS：安全版 HTTP

HTTP 是明文传输，容易被窃听。
HTTPS = HTTP + SSL/TLS 加密层。

加密原理（简化流程）：

浏览器请求 HTTPS；
服务器返回数字证书（含公钥）；
浏览器验证证书；
双方协商对称密钥；
后续通信都加密传输。

优点：

✅ 防止中间人攻击
✅ 防止数据篡改
✅ 提供身份验证

缺点：

⚠️ 握手开销大（HTTP/2/3 已优化）
⚠️ 证书需付费或维护（Let’s Encrypt 可免费）

十、HTTP 性能优化与演进

🔹 HTTP/1.0 的问题

每次请求都要新建 TCP 连接；
连接开销大；
无法并行下载。

🔹 HTTP/1.1 改进

支持 长连接（Keep-Alive）；
支持 管线化（Pipelining）；
增加缓存控制头（Cache-Control、ETag）。

🔹 HTTP/2

二进制分帧：更高效；
多路复用：同一连接并发多个请求；
头部压缩（HPACK）；
服务器推送（Server Push）。

🔹 HTTP/3（基于 QUIC）

基于 UDP；
0-RTT 连接建立；
无队头阻塞；
更适合移动网络与高延迟环境。

十一、HTTP 缓存机制详解

缓存是性能优化的关键。

强缓存

由 Cache-Control 或 Expires 控制，命中后浏览器直接用本地副本。

Cache-Control: max-age=3600

协商缓存

由 ETag 或 Last-Modified 控制，需要与服务器验证。

If-None-Match: "abc123"
→ HTTP/1.1 304 Not Modified

浏览器缓存策略总结：

类型	是否请求服务器	典型头部
强缓存	否	Cache-Control / Expires
协商缓存	是（但不返回实体）	ETag / Last-Modified

十二、抓包观察 HTTP 流程

你可以使用：

Chrome 开发者工具（Network 面板）
Postman / curl
Wireshark / Fiddler

例如：

curl -v https://www.baidu.com

输出中可看到完整请求头、响应头、TLS 握手信息。

十三、HTTP 与 RESTful API

REST（Representational State Transfer）是一种基于 HTTP 的设计风格。

示例：

动作	URL	方法
获取用户列表	/users	GET
获取单个用户	/users/1	GET
创建用户	/users	POST
更新用户	/users/1	PUT
删除用户	/users/1	DELETE

十四、总结：HTTP 学习路线图

阶段	内容	工具
初级	基础请求响应、状态码、头部	curl、浏览器
中级	HTTPS、缓存、Cookie/Session	Postman、Fiddler
高级	HTTP/2、HTTP/3、性能调优	Wireshark、nghttp