Socket 编程实现基于 HTTP 协议的客户和服务

前言

研究背景及意义

基于Socket的网络编程技术在人们不断的研究和探索下，日益的完善与成熟，已被广泛的应用在通信、医疗等各个领域，比如市面上比较普遍的QQ、微信等以内部网络为中心的资源共享系统，都应用到了套接字网络编程技术。
在现在的网络应用中，通信双方最常见的交互模式便是Client/ Server模式，它通常采用监听/连接的方式实现，服务器端应用程序在一个端口监听对服务的请求，即服务进程一直处于休眠状态，直到有一个客户对这个服务提出了连接请求，此时服务线程被“唤醒”并为客户。
目前，大多数远程进程间通信代码是用Socket 编写的，实际应用中用Socket 传输信息并不是独立的，它在多线程的处理环境中应用更为广。
Socket（套接字）起初来源于UNIX,是加利福尼亚大学Berkeley分校开发的UNIX操作系统下的网络通信接口。当TCP/IP协议被集成到UNIX内核中时,相当于在UNIX系统引入了-一种新型的IO操作，UNIX用户进程与网络协议的交互作用比用户进程与传统的IO设备相互作用复杂得多,因此引入了套接字作为通信端口，随着UNIX操作系统的广泛使用，Socket 亦当之无愧的成为了最流行的网络通信程序接口之一。

研究内容及方法

研究内容：实现一个基于 HTTP 协议的客户端和服务器端，客户端能通过网络 访问服务器端，获取信息（静态网页）。
研究方法：调研 HTTP 协议、TCP 协议、UDP 协议及 socket 编程相关知识； 根据课程设计要求，选择合适的操作系统、开发环境及测试环境。

研究要求与目标

1、必需有界面窗口，客户端可以实现网址的录入，协议的选择 （TCP 或 UDP），返回信息的显示。服务器端要有服务器的开始和 停止按钮，有处理 HTTP 请求时相关信息的显示。
2、用 socket 编程实现；课程设计报告要求：包含需求分析，功 能设计，功能测试，总结等，另外还应给出小组每个人的分工。

通过此程序的设计实现，加深对课程内容的理解，提高综合 运用所学知识的能力，锻炼合作能力和动手能力，是计算机网络课程的补充和提高。

相关知识点

HTTP协议

HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写,是用于从万维网（WWW:World Wide Web ）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。
HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版，HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中，而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。
HTTP协议工作于客户端-服务端架构为上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

1、 HTTP协议工作原理
HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面，以及服务器如何把Web页面传送给客户端。HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。
以下是 HTTP 请求/响应的步骤：
（1）客户端连接到Web服务器
一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如，http://www.oakcms.cn。

（2）发送HTTP请求
通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。

（3）服务器接受请求并返回HTTP响应
Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。

（4）释放连接TCP连接
若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;

（5）客户端浏览器解析HTML内容
客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

2、HTTP协议特点
（1）简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

（2）灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。

（3）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。

（4）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。

（5）支持B/S及C/S模式。
HTTP使用统一资源标识符（Uniform Resource Identifiers, URI）来传输数据和建立连接。URL是一种特殊类型的URI，包含了用于查找某个资源的足够的信息。

3、 HTTP协议消息格式
（1）请求消息Request
客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：
请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据四个部分组成。

（2）响应消息Response
一般情况下，服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。
HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。