计算机网络-应用层协议1（HTTP）

1.应用层一些重要知识

• 流行的因特网应用及其应用层协议和支撑的运输协议
  
• 区分网络应用和应用层协议
  例：Web应用包括文档格式标准HTML、Web浏览器、Web服务器以及一个应用层协议。

2.Web和HTTP

2.1 HTTP概况

• HTTP（超文本传输协议）由两个程序实现：一个客户程序和一个服务器程序。
• Web页面由对象组成，对象包括一个文件、一个HTML文件、一个JPEG图形、一个Java小程序或一个视频片段，它们都可以通过一个URL地址寻址。
• Web浏览器实现了HTTP客户端；Web服务器实现了HTTP的服务器端。
• 服务器向客户发送被请求的文件，不会存储任何关于该客户的状态信息，所以HTTP是一个无状态协议。
• 套接字接口：进程与TCP连接之间的门。

2.2 非持续连接和持续连接

• 非持续连接：每个请求/响应对都是经一个单独的TCP连接发送。
• 持续连接：所有的请求及其响应时间经相同的TCP连接发送。

2.2.1采用非持续连接的HTTP

从服务器向客户传送一个Web页面的步骤：假设该页面含有一个HTML基本文件和10个JPEG图形，并且这11个对象位于同一个服务器上，该HTML文件的URL地址为http://www.someschool.edu/somedepartment/home.index。

• HTTP客户进程在80端口号发送一个到服务器www.someschool.edu的TCP连接请求。
• HTTP客户经它的套接字向该服务器发送一个HTTP请求报文。
• HTTP服务器进程经它的套接字接受该请求报文，从其存储器中检索出对象http://www.someschool.edu/somedepartment/home.index。，在一个HTTP响应报文中封装对象，并通过其套接字向客户端发送相应报文。
• HTTP服务器进程通知TCP断开该TCP连接。
• HTTP客户接收响应报文，TCP连接关闭。该报文指出封装的对象是一个HTML文件，提取出该文件后，得到对10个JPEG图形的引用。
• 对每个引用的JPEG对象重复前4个步骤。如果是并行TCP连接会比串行TCP连接更快。

往返时间（RTT）：一个短分组从客户到服务器再返回客户所花费的时间。包括：分组传播时延、分组在中间路由器和交换机上的排队时延及分组处理时延。
请求接收一个HTML文件花费时间：2RTT+传输HTML文件的时间。

2.2.2 采用持续连接的HTTP

Web页面（HTML基本文件和10个JPEG图形）可以用单个TCP连接进行传送。一般一条连接经过一定时间间隔（超时间隔）未被使用，HTTP服务器就关闭该连接。

2.3 HTTP报文格式

2.3.1 HTTP请求报文

一个HTTP请求报文：

• HTTP请求报文第一行叫做请求行，后继行叫首部行。
• 请求行：方法字段、URL字段和HTTP版本字段。
• 首部行：HOST：www.someschool.edu行和Connection：close行指明对象所在主机和是否采用持续连接。User-agent：Moziila/5.0指明用户代理，即浏览器类型。Accept-language：fr行表示想得到该对象的法语版本。

一些请求行方法字段：

• GET：使用GET方法时，实体主体为空。
• POST：向服务器请求一个Web页面，Web页面内容依赖于用户在表单字段中输入的内容，这个内容就是实体主体。在GET方法的URL字段添加数据字段也可以达到相同的效果。
• HEAD：类似于GET方法，但并不返回请求对象。
• PUT：上传对象到指定的Web服务器。
• DELETE：删除Web服务器上的对象。

2.3.2 HTTP响应报文

一个HTTP响应报文（两图是同一响应报文）：

• 响应报文有三个部分：1个初始状态行、6个首部行和实体主体。
• 初始状态行：协议版本、状态码和相应的状态信息。
• 首部行：Connection：close表示发送完报文后关闭该TCP连接；Date：产生发送响应报文的日期；Server：报文产生的服务器；Last-Modified：对象创建和最后修改的日期时间；Content-Length：被发送对象中的字节数；Content-Type：实体主体中的对象类型是HTML文本。
• 实体主体：要发送的对象数据。

一些状态码和相关短语：

• 200 OK 请求成功
• 302 Moved Permanently 请求的对象已经被永久转移了，新的URL定义在响应报文的Location：首部行中。
• 400 Bad Request 一个通用的差错代码，该请求服务器不理解。
• 404 Not Found 被请求的文档不在服务器上。
• 505 HTTP Version Not Supported 服务器不支持请求报文使用的HTTP协议版本。

2.4 用户与服务器的交互：cookie

• cookie的产生
  为了限制用户对服务器的访问，将内容与用户相关联。它允许站点对用户进行跟踪。
  
• cookie的原理
  四个组件：①在HTTP响应报文中的一个cookie首部行；②在HTTP请求报文中的一个cookie首部行；③在用户端系统保留有一个cookie文件，并由用户的浏览器进行管理；④位于Web站点的一个后端服务器。
  图上描述的原理非常清晰，看看吧孩子，不要偷懒。

2.5 Web缓存

Web缓存又叫代理服务器。它是能够代表初始服务器响应HTTP请求的网络实体。

假设浏览器正在请求www.someschool.edu/jdi.gif，将会发生如下情况：

1. 浏览器建立一个到Web缓存的TCP连接，并向Web缓存中的对象发送一个HTTP对象。
2. Web进行检查，看本地是否存在对象副本。如果存在，Web缓存用HTTP响应报文返回该对象给浏览器。
3. 如果不存在，它就打开一个与该对象的初始服务器的TCP连接，Web缓存发送一个HTTP请求到初始服务器。初始服务器收到后，将该对象用HTTP响应报文返回给Web缓存。
4. 当Web缓存器收到该对象时，它在本地存储空间存储一份副本，并向客户的浏览器用HTTP响应报文发送该副本。

Web缓存广泛应用于内容分发网络（CDN）。

2.6 条件GET方法

• 一个代理缓存（ proxy cache）表示请求浏览器，向某Web服务器发送一个请求报文：
  
• Web服务器向缓存器发送具有被请求对象的响应报文：
  
• 一个星期后，另一用户也经过该缓存器请求统一对象，由于过去了一个星期，不知道缓存器中的该对象是否被修改，缓存器需要发送一个条件GET给Web服务器执行最新检查：
  
• 值得注意的是，If-Modified-Since：Wed，7 Sep 2011 09：23：24正是一个星期前前一用户接收到响应报文的Last-Modified字段。说明该对象在这之后的时间未被修改，Web服务器给缓存器发送响应信息：
  
  缓存器接收到响应信息后，根据响应信息决定是否使用本地对象副本。