HTTP 的前世今生

HTTP状态码

• 1xx 信息性状态码 websocket upgrade
• 2xx 成功状态码
  • 200 服务器已成功处理了请求
  • 204(没有响应体)
  • 206(范围请求 暂停继续下载)
• 3xx 重定向状态码
  • 301(永久) ：请求的页面已永久跳转到新的url
  • 302(临时) ：允许各种各样的重定向，一般情况下都会实现为到 GET 的重定向，但是不能确保 POST 会重定向为 POST
  • 303 只允许任意请求到 GET 的重定向
  • 304 未修改：自从上次请求后，请求的网页未修改过
  • 307：307 和 302 一样，除了不允许 POST 到 GET 的重定向
• 4xx 客户端错误状态码
  • 400 客户端参数错误
  • 401 没有登录
  • 403 登录了没权限 比如管理系统
  • 404 页面不存在
  • 405 禁用请求中指定的方法
• 5xx 服务端错误状态码
  • 500 服务器错误：服务器内部错误，无法完成请求
  • 502 错误网关：服务器作为网关或代理出现错误
  • 503 服务不可用：服务器目前无法使用
  • 504 网关超时：网关或代理服务器，未及时获取请求

1. HTTP前生今世

• HTTP 协议始于三十年前蒂姆·伯纳斯 - 李的一篇论文
• HTTP/0.9 是个简单的文本协议，只能获取文本资源；
• HTTP/1.0 确立了大部分现在使用的技术，但它不是正式标准；
• HTTP/1.1 是目前互联网上使用最广泛的协议，功能也非常完善；
• HTTP/2 基于 Google 的 SPDY 协议，注重性能改善，但还未普及；
• HTTP/3 基于 Google 的 QUIC 协议，是将来的发展方向

2. HTTP世界全览

• 互联网上绝大部分资源都使用 HTTP 协议传输；
• 浏览器是 HTTP 协议里的请求方，即 User Agent；
• 服务器是 HTTP 协议里的应答方，常用的有 Apache 和 Nginx；
• CDN 位于浏览器和服务器之间，主要起到缓存加速的作用；
• 爬虫是另一类 User Agent，是自动访问网络资源的程序。
• TCP/IP 是网络世界最常用的协议，HTTP 通常运行在 TCP/IP 提供的可靠传输基础上
• DNS 域名是 IP 地址的等价替代，需要用域名解析实现到 IP 地址的映射；
• URI 是用来标记互联网上资源的一个名字，由“协议名 + 主机名 + 路径”构成，俗称 URL；
• HTTPS 相当于“HTTP+SSL/TLS+TCP/IP”，为 HTTP 套了一个安全的外壳；
• 代理是 HTTP 传输过程中的“中转站”，可以实现缓存加速、负载均衡等功能

3. HTTP分层

• 第一层：物理层，TCP/IP 里无对应；
• 第二层：数据链路层，对应 TCP/IP 的链接层；
• 第三层：网络层，对应 TCP/IP 的网际层；
• 第四层：传输层，对应 TCP/IP 的传输层；
• 第五、六、七层：统一对应到 TCP/IP 的应用层

总结

• TCP/IP 分为四层，核心是二层的 IP 和三层的 TCP，HTTP 在第四层；
• OSI 分为七层，基本对应 TCP/IP，TCP 在第四层，HTTP 在第七层；
• OSI 可以映射到 TCP/IP，但这期间一、五、六层消失了；
• 日常交流的时候我们通常使用 OSI 模型，用四层、七层等术语；
• HTTP 利用 TCP/IP协议栈逐层打包再拆包，实现了数据传输，但下面的细节并不可见

有一个辨别四层和七层比较好的（但不是绝对的）小窍门，“两个凡是”：凡是由操作系统负责处理的就是四层或四层以下，否则，凡是需要由应用程序（也就是你自己写代码）负责处理的就是七层

4. HTTP报文是什么样子的

HTTP 协议的请求报文和响应报文的结构基本相同，由三大部分组成

• 起始行（start line）：描述请求或响应的基本信息；
• 头部字段集合（header）：使用 key-value 形式更详细地说明报文；
• 消息正文（entity）：实际传输的数据，它不一定是纯文本，可以是图片、视频等二进制数据

这其中前两部分起始行和头部字段经常又合称为“请求头”或“响应头”，消息正文又称为“实体”，但与“header”对应，很多时候就直接称为“body”。

一个完整的 HTTP 报文就像是下图的这个样子，注意在 header 和 body 之间有一个“空行”

5. HTTP之URL

• URI 是用来唯一标记服务器上资源的一个字符串，通常也称为 URL；
• URI 通常由 scheme、host:port、path 和 query 四个部分组成，有的可以省略；
• scheme 叫“方案名”或者“协议名”，表示资源应该使用哪种协议来访问；
• “host:port”表示资源所在的主机名和端口号；
• path 标记资源所在的位置；
• query 表示对资源附加的额外要求；
• 在 URI 里对“@&/”等特殊字符和汉字必须要做编码，否则服务器收到 HTTP报文后会无法正确处理

6. HTTP实体数据

1. 数据类型与编码

• text：即文本格式的可读数据，我们最熟悉的应该就是 text/html 了，表示超文本文档，此外还有纯文本 text/plain、样式表 text/css 等。
• image：即图像文件，有 image/gif、image/jpeg、image/png 等。
• audio/video：音频和视频数据，例如 audio/mpeg、video/mp4 等。
• application：数据格式不固定，可能是文本也可能是二进制，必须由上层应用程序来解释。常见的有 application/json，application/javascript、application/pdf 等，另外，如果实在是不知道数据是什么类型，像刚才说的“黑盒”，就会是 application/octet-stream，即不透明的二进制数据

但仅有 MIME type 还不够，因为 HTTP 在传输时为了节约带宽，有时候还会压缩数据，为了不要让浏览器继续“猜”，还需要有一个“Encoding type”，告诉数据是用的什么编码格式，这样对方才能正确解压缩，还原出原始的数据。

比起 MIME type 来说，Encoding type 就少了很多，常用的只有下面三种

• gzip：GNU zip 压缩格式，也是互联网上最流行的压缩格式；
• deflate：zlib（deflate）压缩格式，流行程度仅次于 gzip；
• br：一种专门为 HTTP 优化的新压缩算法（Brotli）

2. 数据类型使用的头字段

有了 MIME type 和 Encoding type，无论是浏览器还是服务器就都可以轻松识别出 body 的类型，也就能够正确处理数据了。

HTTP 协议为此定义了两个 Accept 请求头字段和两个 Content 实体头字段，用于客户端和服务器进行“内容协商”。也就是说，客户端用 Accept 头告诉服务器希望接收什么样的数据，而服务器用 Content 头告诉客户端实际发送了什么样的数据

Accept字段标记的是客户端可理解的 MIME type，可以用“,”做分隔符列出多个类型，让服务器有更多的选择余地，例如下面的这个头：

Accept: text/html,application/xml,image/webp,image/png

这就是告诉服务器：“我能够看懂 HTML、XML 的文本，还有 webp 和 png 的图片，请给我这四类格式的数据”。

相应的，服务器会在响应报文里用头字段Content-Type告诉实体数据的真实类型：

Content-Type: text/html
Content-Type: image/png

这样浏览器看到报文里的类型是“text/html”就知道是 HTML 文件，会调用排版引擎渲染出页面，看到“image/png”就知道是一个 PNG 文件，就会在页面上显示出图像。

Accept-Encoding字段标记的是客户端支持的压缩格式，例如上面说的 gzip、deflate 等，同样也可以用“,”列出多个，服务器可以选择其中一种来压缩数据，实际使用的压缩格式放在响应头字段Content-Encoding里

Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Content-Encoding: gzip

不过这两个字段是可以省略的，如果请求报文里没有 Accept-Encoding 字段，就表示客户端不支持压缩数据；如果响应报文里没有 Content-Encoding 字段，就表示响应数据没有被压缩

3. 语言类型使用的头字段

同样的，HTTP 协议也使用 Accept 请求头字段和 Content 实体头字段，用于客户端和服务器就语言与编码进行“内容协商”。

Accept-Language字段标记了客户端可理解的自然语言，也允许用“,”做分隔符列出多个类型，例如：

Accept-Language: zh-CN, zh, en

这个请求头会告诉服务器：“最好给我 zh-CN 的汉语文字，如果没有就用其他的汉语方言，如果还没有就给英文”。

相应的，服务器应该在响应报文里用头字段Content-Language告诉客户端实体数据使用的实际语言类型

Content-Language: zh-CN

• 字符集在 HTTP 里使用的请求头字段是Accept-Charset，但响应头里却没有对应的 Content-Charset，而是在Content-Type字段的数据类型后面用“charset=xxx”来表示，这点需要特别注意。
• 例如，浏览器请求 GBK 或 UTF-8 的字符集，然后服务器返回的是 UTF-8 编码，就是下面这样

Accept-Charset: gbk, utf-8
Content-Type: text/html; charset=utf-8

不过现在的浏览器都支持多种字符集，通常不会发送 Accept-Charset，而服务器也不会发送 Content-Language，因为使用的语言完全可以由字符集推断出来，所以在请求头里一般只会有 Accept-Language 字段，响应头里只会有 Content-Type字段

4. 内容协商的质量值

在 HTTP 协议里用 Accept、Accept-Encoding、Accept-Language 等请求头字段进行内容协商的时候，还可以用一种特殊的“q”参数表示权重来设定优先级，这里的“q”是“quality factor”的意思。

权重的最大值是 1，最小值是 0.01，默认值是 1，如果值是 0 就表示拒绝。具体的形式是在数据类型或语言代码后面加一个“;”，然后是“q=value”。

这里要提醒的是“;”的用法，在大多数编程语言里“;”的断句语气要强于“,”，而在 HTTP