HTTP的简单基本原理（持续更新ing）

最新推荐文章于 2024-11-02 09:23:30 发布

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wsgzsdb/article/details/88181221

本文深入解析HTTP与HTTPS协议的区别，包括URL与URI的概念，HTTP的无连接、媒体独立与无状态特性，HTTPS的安全机制，以及HTTP请求与响应的全过程。

1.URL 和 URI

URI全称为 Uniform Resource Identifier,即统一资源标志符，URL全称为 Uniform Resource Locator，即统一资源定位符。
举一个栗子，https://github.com/favicon.ico 是github 的网站图标链接，它既是一个URL又是一个URI。他的意思是有一个这样的图标资源，我们用URL/URI来唯一指定了他的访问方式，这其中包含了访问协议HTTPS，访问路径（即根目录）还有资源名称favicon.ico。通过这个链接，我们便可以从网上找到这个资源，这就是URL/URI。
URL是URI的真子集，也就是说每个URL都是URI，但不是每个URI都是URL。因为URI里还包括。URN，URN全称 Universal Resource Name,即统一资源名称。URN只命名资源但是不会指定如何定位资源。在现在的互联网中URN用的非常少，几乎所有的URI都是URL。通常情况下URI强调的是给资源标记命名，URL强调的是给资源定位。下图是URL，URI和URN的关系图。在这里插入图片描述

2.HTTP和HTTPS

web页面的URL开头往往会有http或https，如https://www.baidu.com/index.php?tn=monline_3_dg，这是访问资源所需要的协议类型。有时我们能看到ftp、sftp、smb开头的URL，这些都是协议类型。爬虫中爬取得页面通常就是http和https协议的。
HTTP全称HyperText Transfer Protocol，即超文本传输协议。HTTP协议用于从网络传输超文本数据到本地浏览器的传输协议。它能够保证准确高效的传输超文本文档。HTTP默认端口号为80，但是你也可以改为8080或者其他端口
HTTP三点注意事项：

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。

HTTPS全称 Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer，即超文本传输安全协议。是以安全为目的的HTTP通道，HTTPS是身披SSL外壳的HTTP，即在HTTP上加入了SSL层。（如今的SSL已经由TLS代替，但是后者通常还是使用SSL这个名称）https的安全基础是SSL，因此通过他传输的内容都是通过SSL加密的，它的主要作用分两种。

建立一个信息安全通道来保证数据传输的安全
确认网站的真实性，凡是用了https的网站，都可以通过点击浏览器地址栏的锁头标志（如下图所示）来查看网站认证之后的真实信息，也可以通过CA机构颁发的安全签章来查询。
而某些网站虽然使用了https协议，但还是会被浏览器提示不安全。例如几年前我们我们使用谷歌浏览器里打开12306，链接为https://www.12306.cn/，浏览器会提示你的链接不是私密链接（现在已经不存在这种情况了）。这是因为12306的CA证书是中国铁道部自行签发的，但这个证书不被CA机构认证的。

HTTP请求过程

当我们在浏览器的地址栏中输入： www.baidu.com，然后回车，这个过程中到底发生了什么？
1.域名解析
过程概览

1.对www.baidu.com这个网址进行DNS域名解析，得到对应的IP地址

2.根据这个IP，找到对应的服务器，发起TCP的三次握手

3.建立TCP连接后发起HTTP请求

4.服务器响应HTTP请求，浏览器得到html代码

5.浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css图片等）（先得到html代码，才能去找这些资源）

6.浏览器对页面进行渲染呈现给用户
　注：
　 1. DNS域名解析采用的是递归查询的方式，过程是，先去找DNS缓存->缓存找不到就去找根域名服务器->根域名又会去找下一级，这样递归查找之后，找到了，给我们的web浏览器

为什么HTTP协议要基于TCP来实现？ TCP是一个端到端的可靠的面相连接的协议，HTTP基于传输层TCP协议不用担心数据传输的各种问题（当发生错误时，会重传）
最后一步浏览器是如何对页面进行渲染的？ a）解析html文件构成 DOM树，b）解析CSS文件构成渲染树， c）边解析，边渲染， d）JS 单线程运行，JS有可能修改DOM结构，意味着JS执行完成前，后续所有资源的下载是没有必要的，所以JS是单线程，会阻塞后续资源下载
　　DNS优化：两个方面：DNS缓存、DNS负载均衡
2.TCP连接（三次握手）
拿到域名对应的IP地址之后，User-Agent（一般指浏览器）会以一个随机端口（1024<端口<65535）向服务器的WEB程序（常用的有httpd，nginx）等的80端口。这个连接请求（原始的http请求经过TCP/IP4层模型的层层封包）到达服务器端后（这中间有各种路由设备，局域网内除外），进入到网卡，然后是进入到内核的TCP/IP协议栈（用于识别连接请求，解封包，一层一层的剥开），还有可能要经过Netfilter防火墙（属于内核的模块）的过滤，最终达到WEB程序，最终建立了TCP/IP的连接
图解：
3.建立TCP连接之后，发起HTTP请求

HTTP请求报文由三部分组成：请求行，请求头和请求正文

请求行：用于描述客户端的请求方式，请求的资源名称以及使用的HTTP协议的版本号（例：GET/books/java.html HTTP/1.1）

请求头：用于描述客户端请求哪台主机，以及客户端的一些环境信息等

注：这里提一个请求头 Connection，Connection设置为 keep-alive用于说明客户端这边设置的是，本次HTTP请求之后并不需要关闭TCP连接，这样可以使下次HTTP请求使用相同的TCP通道，节省TCP建立连接的时间

请求正文：当使用POST, PUT等方法时，通常需要客户端向服务器传递数据。这些数据就储存在请求正文中（GET方式是保存在url地址后面，不会放到这里）

4.服务器端响应http请求，浏览器得到html代码

HTTP响应也由三部分组成：状态码，响应头和实体内容

状态码：状态码用于表示服务器对请求的处理结果

列举几种常见的：200（没有问题） 302（要你去找别人） 304（要你去拿缓存） 307（要你去拿缓存） 403（有这个资源，但是没有访问权限） 404（服务器没有这个资源） 500（服务器这边有问题）

若干响应头：响应头用于描述服务器的基本信息，以及客户端如何处理数据

实体内容：服务器返回给客户端的数据

注：html资源文件应该不是通过 HTTP响应直接返回去的，应该是通过nginx通过io操作去拿到的吧

5.浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源

浏览器拿到html文件后，就开始解析其中的html代码，遇到js/css/image等静态资源时，就向服务器端去请求下载（会使用多线程下载，每个浏览器的线程数不一样），这是时候就用上 keep-alive特性了，建立一次HTTP连接，可以请求多个资源，下载资源的顺序就是按照代码里面的顺序，但是由于每个资源大小不一样，而浏览器又是多线程请求请求资源，所以这里显示的顺序并不一定是代码里面的顺序。

6.浏览器对页面进行渲染呈现给用户

最后，浏览器利用自己内部的工作机制，把请求的静态资源和html代码进行渲染，渲染之后呈现给用户

浏览器是一个边解析边渲染的过程。首先浏览器解析HTML文件构建DOM树，然后解析CSS文件构建渲染树，等到渲染树构建完成后，浏览器开始布局渲染树并将其绘制到屏幕上。这个过程比较复杂，涉及到两个概念: reflow(回流)和repain(重绘)。DOM节点中的各个元素都是以盒模型的形式存在，这些都需要浏览器去计算其位置和大小等，这个过程称为relow;当盒模型的位置,大小以及其他属性，如颜色,字体,等确定下来之后，浏览器便开始绘制内容，这个过程称为repain。页面在首次加载时必然会经历reflow和repain。reflow和repain过程是非常消耗性能的，尤其是在移动设备上，它会破坏用户体验，有时会造成页面卡顿。所以我们应该尽可能少的减少reflow和repain。

JS的解析是由浏览器中的JS解析引擎完成的。JS是单线程运行，JS有可能修改DOM结构，意味着JS执行完成前，后续所有资源的下载是没有必要的，所以JS是单线程，会阻塞后续资源下载。
　　接下来我们就对实例进行解析。
　　在火狐浏览器中打开百度页面按下f12调出开发者工具，刷新页面后得到一些结果在这里插入图片描述

文件列下显示请求的名称，一般会将URL的最后一部分内容当做名称。
域名列下显示HTTP请求过程中访问过的URL地址。
触发源头列下是文档的类型。这里为document，代表我们这一次的请求是一个HTML文档，内容就是一些HTML代码。
方法列下是请求的方法。这里为GET型
在旁边的小窗口中可以看到更详细的内容
接下来我们对图片下半部分的请求头和响应头进行讲解

请求

请求，由客户端向服务端可分为四个部分：请求方法、请求的网址、请求头和请求体。
请求方法
常见的请求方法有两种：GET和POST。
在浏览器中直接输入URL并按下回车，这便发起了一个GET请求。例如在百度中搜索python，这是一个GET请求，链接为https://www.baidu.com/s?wd=python,其URL中包括了请求的参数信息，参数wd要搜寻的关键字。POST请求大多数在提交时发起。如，对与一个登入表单，你输入账号密码后按下登入按钮，通常会发起一个POST请求，其数据往往以表单形式传输，并不会提现在URL中。
GET和POST请求方法有如下区别

个体请求中的参数包含在URL中，数据可在URL中看到，而POST请求的URL不会包含这些数据，数据都是通过表单形式传输的，会包含在请求体中。
GET请求提交的数据最多只有1024个字节，而POST方式没有限制。故上传文件都为POST方式。
请求的网址
即统一资源定位符URL，他可以唯一确定我们想请求的资源。
请求头
请求头，用于服务器要使用的附加信息，比较重要的信息有cookie,referer,user-agent等。
Accept：请求报头域.，用于指定客户端可接受哪些类型的信息。
Accept-Language：指定客户端可接受的语言类型。
Accept-Encoding：指定客户端可接受的内容编码。
Host：用于指定请求资源的主机ip和端口号内容为请求URL的原始服务器或网关位置。
Cookie:Cookie是用来存储一些用户信息以便让服务器辨别用户身份的（大多数需要登录的网站上面会比较常见），比如cookie会存储一些用户的用户名和密码，当用户登录后就会在客户端产生一个cookie来存储相关信息，这样浏览器通过读取cookie的信息去服务器上验证并通过后会判定你是合法用户，从而允许查看相应网页。当然cookie里面的数据不仅仅是上述范围，还有很多信息可以存储是cookie里面，比如sessionid等。
Referer：表示浏览器所访问的前一个页面，可以认为是之前访问页面的链接将浏览器带到了当前页面。服务器可以拿到这一信息并作出相应的处理。可以用来做源统计和防盗链接处理等。Referer其实是Referrer这个单词，但RFC制作标准时给拼错了，后来也就将错就错使用Referer了。
User-Agent：简称UA，是一个特殊的字符串头，告诉HTTP服务器，客户端使用的操作系统和浏览器的名称和版本。
Content：客户端（浏览器）想要优先使用的连接类型
例如：　Connection: keep-alive 当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，如果客户端再次访问这个服务器上的网页，会继续使用这一条已经建立的连接

例如： Connection: close 代表一个Request完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接会关闭，当客户端再次发送Request，需要重新建立TCP连接。
请求体
请求体一般承载的内容是POST请求中的表单数据，GTT请求的请求体为空。

响应

响应，由服务器返回给客户端，可以分为三部分：响应状态码，响应头，响应体。
响应状态码：表示服务器的响应状态。
响应头：
在这里插入图片描述
请求体：
最重要的当属响应体内容了。响应的数据都在响应体中。如请求网页时他的响应体就是网页的HTML代码，请求一张图片时他的响应体就是图片的二进制数据。