揭开HTTP网络协议神秘面纱系列(一)

1.了解Web及网络基础

TCP/IP协议族按层次可以分为下面四层:

应用层:决定了向用户提供应用服务时通信的活动,TCP/IP协议族内预存了各类通用的应用服务,比如:FTP(文件传输协议)和DNS(域名系统)服务就是其中两类,HTTP协议也处于该层。

传输层:对上层应用,提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)

网络层:用来处理在网络上流动的数据包,数据包是网络的传输最小数据单位,该层规定了通过怎样的路径(所谓的传输路线)到达对方计算机,并把数据包传送给对方。与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时,网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

链路层:用来处理连接网络的硬件部分,包括控制操作系统,硬件的设备驱动,NIC,及光纤等物理可见部分(还包括连接器等一切传输媒介),硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

利用TCP/IP协议族进行网络通信时,会通过分层顺序与对方进行通信,发送端从应用层往下走,接收端则往应用层往上走,就拿发送端的客户端在应用层(HTTP协议)发出一个想看某个Web页面的HTPP请求为例,如下图示:

揭开HTTP网络协议神秘面纱系列(一)

发送端在层与层之间传输数据时,每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息,反之,接收端在层与层传输数据时,每经过一层时会把对应的首部消去,这种把数据信息包装起来的做法称为封装。

负责传输的IP协议:作用是把各种数据包传送给对方,其指明了节点被分配到的地址,而MAC地址是指网卡所属的固定地址,IP间的通信依赖MAC地址,在网络上,通信的双方在同一局域网内的情况较少,通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方,在中转时,会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标,这时,会采用ARP协议(ARP是一种用以解析地址的协议,根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址)。例子如图:

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 TCP协议为了准确无误的将数据送达目标处,TCP协议采用了三次握手策略,其握手过程中用了三个标记:FLAG-SYN和ACK,该过程如图:

揭开HTTP网络协议神秘面纱系列(一)

 注意:若在握手过程中某个阶段莫名中断,TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。*

 DNS服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议,它提供域名到IP地址之间的解析服务其两者关系如图:

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 各种协议与HTTP协议的关系就如图所示:

揭开HTTP网络协议神秘面纱系列(一)

 URI用字符标识某一互联网资源,而URL表示资源的地点(互联网上所处的位置),故URL是URI的子集。

 URI格式通常包括以下几个:

 登陆信息

 服务器地址(IP或域名)

 服务器端口号

 带层次的文件路径

 查询字符串

 片段标识

  URI格式例子如图:

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 黑色:协议方案名

 红色:登陆信息(认证)

 浅绿色:服务器地址

 浅蓝色:服务器端口号

 紫色:带层次的文件路径

 深蓝色:查询字符串

 深绿色:片段标识符

  

  2.简单的HTTP协议

  请求报文:是由请求方法,请求URI,协议版本,可选的请求首部字段和内容实体构成的。

  响应报文:基本上由协议版本,状态码(表示请求成功或失败的数字代码),用以解释状态码的原因短语,可选的响应首部字段以及实体主体构成。

  揭开HTTP网络协议神秘面纱系列(一)  

HTTP是一种不保存状态的协议,即不保留之前一切的请求或响应报文的信息,为了解决这问题,许多网站引入了Cookie技术,例如:许多登陆网站就是用Cookie技术来保持登陆状态。

告知服务器意图的HTTP方法有以下几个:

- GET:获取资源,如果请求的资源是文本,那就保持原样返回,如果是像CGI那样的程序,则返回经过执行后的输出结果。

- POST:主要用来传输实体的主体,而不是获取响应的主体内容。

- PUT:传输文件,要求请求报文中包含文件内容,但是HTTP/1.1PUT方法自身不带验证机制,任何人都可以上传文件,存在安全性问题,故一般有开发此功能的Web网站都会配合Web应用程序的验证机制,如:REST机制。

HEAD:不获取返回报文主体部分,而是获取其URI的有效性及资源更新的日期时间等首部字段。

DELETE:用来删除文件,但是HTTP/1.1Delete方法自身也不带验证机制,任何人都可以删除文件,存在安全性问题,故一般有开发此功能的Web网站都会配合Web应用程序的验证机制,如:REST机制。

OPTIONS:用来查询针对请求URI指定的资源。

TRACE:在用其发送请求时,在Max-Forwards首部字段中填入数值,每经过一个服务器端就将该数字减1,当数值刚好减到0时,就停止继续传输,最后接收到请求的服务器端则返回状态码200OK的响应,因此可以查询发送出去的请求是怎样被加工修改的。

CONNECT:要求在与代理服务器通信时建立隧道,实现用隧道协议进行TCP通信,主要使用SSL和TLS协议把通信内容加密后经网络隧道传输。

HTTP持久连接:keep-alive(持久连接)的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持TCP连接状态,好处在于减少了TCP连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载,也减少了开销的那部分时间,是HTTP请求和响应能够更早的结束。

揭开HTTP网络协议神秘面纱系列(一)

管管线化技术可以让客户端同时并行发送多个请求,而不需要一个接一个地等待响应。

HTTP是无状态协议优势在于它减少服务器的CPU及内存资源的消耗,但它不能保持之前的状态进行请求处理,这样需要在登陆认证的Web页面中那个,每次请求 跳转页面都需要再次认证登陆或附上请求认证参数,因此为了解决这个问题,可以引用Cookie技术,该过程如图:

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