来聊聊 HTTP 如何

1.1 简介

1.1.1 概述

  万维网 WWW(world wide web) 发源于欧洲日内瓦量子物理实验室 CERN，正是 WWW 技术的出现使得因特网得以超乎想象的速度迅猛发展。这项基于 TCP/IP 的技术在短短的十年时间内迅速成为已经发展了几十年的 Internet 上的规模最大的信息系统，它的成功归结于它的简单、实用。在 WWW 的背后有一系列的协议和标准支持它完成如此宏大的工作，这就是 Web 协议族，其中就包括 HTTP 超文本传输协议。
  在 1990 年，HTTP 就成为 WWW 的支撑协议。当时由其创始人 WWW 之父蒂姆·贝纳斯·李(TimBerners—Lee) 提出，随后 WWW 联盟(WWW Consortium)成立，组织了 IETF(Internet Engineering Task Force)小组进一步完善和发布 HTTP 协议。
  HTTP 是应用层协议，同其他应用层协议一样，是为了实现某一类具体应用的协议，并由某一运行在用户空间的应用程序来实现其功能。HTTP 是一种协议规范，这种规范记录在文档上，为真正通过 HTTP 协议进行通信的 HTTP 的实现程序。
  HTTP 协议是基于 C/S 架构进行通信的，而 HTTP 协议的服务器端实现程序有 httpd、nginx 等，其客户端的实现程序主要是 Web 浏览器，例如 Firefox、InternetExplorer、Google chrome、Safari、Opera 等，此外，客户端的命令行工具还有 elink、curl 等。Web 服务是基于 TCP 的，因此为了能够随时响应客户端的请求，Web 服务器需要监听在 80/TCP 端口。这客户端浏览器和 Web 服务器之间就可以通过 HTTP 协议进行通信了。

1.1.2 进化史

  0.9 协议是适用于各种数据信息的简洁快速协议，但是远不能满足日益发展的各种应用的需要。0.9 协议就是一个交换信息的无序协议，仅仅限于文字。由于无法进行内容的协商，在双发的握手和协议中，并有规定双发的内容是什么，也就是图片是无法显示和处理的。
  到了 1.0 协议阶段，也就是在 1982 年，TimBerners-Lee 提出了 HTTP/1.0。在此后的不断丰富和发展中，HTTP/1.0 成为最重要的面向事务的应用层协议。该协议对每一次请求/响应建立并拆除一次连接。其特点是简单、易于管理，所以它符合了大家的需要，得到了广泛的应用。
  在 1.1 协议中，双方规定了连接方式和连接类型，这已经极大扩展了 HTTP 的领域，但对于互联网最重要的速度和效率，并没有太多的考虑。毕竟，作为协议的制定者，当时也没有想到 HTTP 协议会有那么快的普及速度。
  HTTP2.0 的前世是 HTTP1.0 和 HTTP1.1。虽然之前仅仅只有两个版本，但这两个版本所包含的协议规范之庞大，足以让任何一个有经验的工程师为之头疼。网络协议新版本并不会马上取代旧版本。实际上，1.0 和 1.1 在之后很长的一段时间内一直并存，这是由于网络基础设施更新缓慢所决定的。

1.1.3 特点

  HTTP 是无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
  HTTP 是媒体独立的：这意味着，只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容，任何类型的数据都可以通过 HTTP 发送。客户端以及服务器指定使用适合的 MIME-type 内容类型。
  HTTP 是无状态：HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

1.2 报文

  用于 HTTP 协议交互的信息被称为 HTTP 报文。请求端(客户端)的 HTTP 报文叫做请求报文，响应端(服务器端)的叫做响应报文。HTTP 报文本身是由多行(用 CR + LF 作换行符)数据构成的字符串文本。HTTP 报文大致可分为报文首部和报文主体两块。两者由最初出现的空行(CR + LF)来划分。通常，并不一定要有报文主体。

1.2.1 请求报文

  一个 HTTP 的请求报文由请求行(request line)、请求头部(header)、空行(blank line)和请求体(request-body) 四个部分组成。请求空行就是一个分割行什么都没有。

报文说明

请求方法

  根据 HTTP 标准，HTTP 请求可以使用多种请求方法。HTTP1.0 定义了三种请求方法： GET、POST 和 HEAD方法。HTTP1.1 新增了六种请求方法：OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE 和 CONNECT 方法。

序号	方法	描述
1	GET	请求指定的页面信息，并返回实体主体。GET 请求没有请求体
2	HEAD	类似于 GET 请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
3	POST	向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST 请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。
4	PUT	从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
5	DELETE	请求服务器删除指定的页面。
5	CONNECT	HTTP/1.1 协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
7	OPTIONS	允许客户端查看服务器的性能。
8	TRACE	回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。
9	PATCH	是对 PUT 方法的补充，用来对已知资源进行局部更新 。

常见请求头

Content-Type	描述
text/html	html格式
text/plain	纯文本格式
text/css	CSS格式
text/javascript	js格式
image/gif	gif图片格式
image/jpeg	jpg图片格式
image/png	png图片格式
application/x-www-form-urlencoded	POST专用：普通的表单提交默认是通过这种方式。form表单数据被编码为key/value格式发送到服务器。
application/json	POST专用：用来告诉服务端消息主体是序列化后的 JSON 字符串
text/xml	POST专用：发送xml数据
multipart/form-data	POST专用：用以支持向服务器发送二进制数据，以便可以在 POST 请求中实现文件上传等功能

1.2.2 响应报文

  HTTP 响应报文和请求报文的结构类似，也是由状态行(status-line)、消息报头(headers)、
空行(blank line)、响应体(response-body)四个部分组成

报文说明

状态码

  当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含 HTTP 状态码的信息头(server header)用以响应浏览器的请求。

分类	分类描述
1**	信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作
100	继续。客户端应继续其请求
101	切换协议。服务器根据客户端的请求切换协议。只能切换到更高级的协议，例如，切换到 HTTP 的新版本协议
2**	成功，操作被成功接收并处理
200	请求成功。一般用于 GET 与 POST 请求
201	已创建。成功请求并创建了新的资源
202	已接受。已经接受请求，但未处理完成
203	非授权信息。请求成功。但返回的meta信息不在原始的服务器，而是一个副本
204	无内容。服务器成功处理，但未返回内容。在未更新网页的情况下，可确保浏览器继续显示当前文档
205	重置内容。服务器处理成功，用户终端（例如：浏览器）应重置文档视图。可通过此返回码清除浏览器的表单域
206	部分内容。服务器成功处理了部分GET请求
3**	重定向，需要进一步的操作以完成请求
300	多种选择。请求的资源可包括多个位置，相应可返回一个资源特征与地址的列表用于用户终端（例如：浏览器）选择
301	永久移动。请求的资源已被永久的移动到新 URI，返回信息会包括新的 URI，浏览器会自动定向到新 URI。今后任何新的请求都应使用新的 URI 代替
302	临时移动。与 301 类似。但资源只是临时被移动。客户端应继续使用原有 URI
303	查看其它地址。与 301 类似。使用 GET 和 POST 请求查看
304	未修改。所请求的资源未修改，服务器返回此状态码时，不会返回任何资源。客户端通常会缓存访问过的资源，通过提供一个头信息指出客户端希望只返回在指定日期之后修改的资源
305	使用代理。所请求的资源必须通过代理访问
306	已经被废弃的 HTTP 状态码
307	临时重定向。与 302 类似。使用 GET 请求重定向
4**	客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求
400	客户端请求的语法错误，服务器无法理解
401	求要求用户的身份认证
402	保留，将来使用
403	服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求
404	服务器无法根据客户端的请求找到资源（网页）。通过此代码，网站设计人员可设置"您所请求的资源无法找到"的个性页面
405	客户端请求中的方法被禁止
406	服务器无法根据客户端请求的内容特性完成请求
407	请求要求代理的身份认证，与 401 类似，但请求者应当使用代理进行授权
408	服务器等待客户端发送的请求时间过长，超时
409	服务器完成客户端的 PUT 请求时可能返回此代码，服务器处理请求时发生了冲突
410	客户端请求的资源已经不存在。410 不同于 404，如果资源以前有现在被永久删除了可使用 410 代码，网站设计人员可通过 301 代码指定资源的新位置
411	服务器无法处理客户端发送的不带 Content-Length 的请求信息
412	客户端请求信息的先决条件错误
413	由于请求的实体过大，服务器无法处理，因此拒绝请求。为防止客户端的连续请求，服务器可能会关闭连接。如果只是服务器暂时无法处理，则会包含一个 Retry-After 的响应信息
414	请求的 URI 过长（URI 通常为网址），服务器无法处理
415	服务器无法处理请求附带的媒体格式
416	客户端请求的范围无效
417	服务器无法满足 Expect 的请求头信息
5**	服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误
500	服务器内部错误，无法完成请求
501	服务器不支持请求的功能，无法完成请求
502	作为网关或者代理工作的服务器尝试执行请求时，从远程服务器接收到了一个无效的响应
503	由于超载或系统维护，服务器暂时的无法处理客户端的请求。延时的长度可包含在服务器的 Retry-After 头信息中
504	充当网关或代理的服务器，未及时从远端服务器获取请求
505	服务器不支持请求的 HTTP 协议的版本，无法完成处理

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