HTTP协议详解

2022-07-13 10:43:37

HTTP协议详解

HTTP协议通讯过程

HTTP(超文本传输协议)是一种用于分布式,协作和超媒体信息系统的应用层协议,HTTP协议是万维网的数据通道的基础的设计HTTP最初目的就是为了提供一种能够远距离共享和识别的方式,接触多文档,进行关联实现超文本,两层互相可以观看的万维网

通讯过程

HTTP协议分层

总结如下

1.创建新的套接字socket

2.将套接字绑定到端口80 上面取(bind)

3.允许套接字进行连接.(listen)

4.等待连接(accept)

5.通知应用程序,有应用程序的连接到来.

获取IP地址和端口
创建新的套接字
连接到新的服务器上面(port)
连接成功

6.开始读取请求,(read)

发送HTTP请求
等待HTTP响应

7.处理HTTP请求报文

处理HTTP响应

8.回送HTTP响应(write)

9.关闭连接(close)

简述web 前端开发语言

html 超文本标记语言,编辑语言,主要复制实现页面结构
css 层叠样式表,定义了如何显示(装扮)HTML 元素,比如字体大小和颜色属性等,样式通常保存在外部的,css.文件中,通过仅编辑一个简单的css文档,可以同时改变站点种所有页面的布局和外观
js 实现网页的动画效果,但其本质是静态资源

URI 和URL

URI： Uniform Resource Identifier 统一资源标识，分为URL 和 URN
URN：Uniform Resource Naming，统一资源命名

示例： P2P下载使用的磁力链接是URN的一种实现magnet:xt=urn:btih:660557A6890EF888666

URL：Uniform Resorce Locator，统一资源定位符，用于描述某服务器某特定资源位置两者区别：URN如同一个人的名称，而URL代表一个人的住址。换言之，URN定义某事物的身份，而
URL提供查找该事物的方法。URN仅用于命名，而不指定地址
URL组成

<scheme>://<user>:<password>@<host>:<port>/<path>;<params>?<query>#<frag>

scheme:方案，访问服务器以获取资源时要使用哪种协
user:用户，某些方案访问资源时需要的用户名
password:密码，用户对应的密码，中间用：分隔
Host:主机，资源宿主服务器的主机名或IP地址
port:端口,资源宿主服务器正在监听的端口号，很多方案有默认端口号
path:路径,服务器资源的本地名，由一个/将其与前面的URL组件分隔
params:参数，指定输入的参数，参数为名/值对，多个参数，用;分隔
query:查询，传递参数给程序，如数据库，用？分隔,多个查询用&分隔
frag:片段,一小片或一部分资源的名字，此组件在客户端使用，用#分隔

URL示例

http://www.magedu.com:8080/images/logo.jpg
ftp://mage:password@172.16.0.1/pub/linux.ppt
rtsp://videoserver/video_demo/ #Real Time Streaming Protocol
gcomm://10.0.0.8,10.0.0.18,10.0.0.28
http://www.magedu.com/bbs/hello;gender=f/send;type=title
https://list.jd.com/list.html?
cat=670,671,672&ev=14_2&sort=sort_totalsales15_desc&trans=1
http://apache.org/index.html#projects-list

网站访问统计的重要指标

IP(独立IP)：即Internet Protocol,指独立IP数。一天内来自相同客户机IP 地址只计算一次，记录远程客户机IP地址的计算机访问网站的次数，是衡量网站流量的重要指标
PV(访问量)：即Page View, 页面浏览量或点击量，用户每次刷新即被计算一次，PV反映的浏览某网站的页面数，PV与来访者的数量成正比，PV并不是页面的来访者数量，而是网站被访问的页面数量
UV(独立访客)：即Unique Visitor,访问网站的一台电脑为一个访客。一天内相同的客户端只被计算一次。可以理解成访问某网站的电脑的数量。网站判断来访电脑的身份是通过cookies实现的。如果更换了IP后但不清除cookies，再访问相同网站，该网站的统计中UV数是不变的

网站访问量

QPS：request per second，每秒请求数

PV，QPS和并发连接数换算公式
QPS= PV 页面衍生连接次数/ 统计时间（86400）
并发连接数 =QPS http平均响应时间

峰值时间：每天80%的访问集中在20%的时间里，这20%时间为峰值时间

峰值时间每秒请求数(QPS)=( 总PV数 页面衍生连接次数）80% ) / ( 每天秒数 * 20% )

HTTP工作机制

一次http事务包括:

http请求:http request
http相应:http response

Web资源：web resource，一个网页由多个资源（文件）构成，打开一个页面，通常会有多个资源展示出来，但是每个资源都要单独请求。因此，一个"Web 页面”通常并不是单个资源，而是一组资源的集合

资源类型：

静态文件：无需服务端做出额外处理
文件后缀：.html, .txt, .jpg, .js, .css, .mp3, .avi
动态文件：服务端执行程序，返回执行的结果
文件后缀：.php, .jsp ,.asp

提高HTTP连接性能

并行连接：通过多条TCP连接发起并发的HTTP请求
持久连接：keep-alive，重用TCP连接，以消除连接和关闭的时延,以事务个数和时间来决定是否关闭连接
管道化连接：通过共享TCP连接，发起并发的HTTP请求
复用的连接：交替传送请求和响应报文（实验阶段

HTTP 协议版本

http/0.9：
1991，原型版本，功能简陋，只有一个命令GET。GET /index.html ,服务器只能回应HTML格式字符串，不能回应别的格式

http/1.0
1996年5月,支持cache, MIME, method每个TCP连接只能发送一个请求，发送数据完毕，连接就关闭，如果还要请求其他资源，就必须再新建一个连接

引入了POST命令和HEAD命令头信息是

ASCII 码，后面数据可为任何格式。服务器回应时会告诉客户端，数据是什么格式，即
Content-Type字段的作用。这些数据类型总称为MIME 多用途互联网邮件扩展，每个值包括一级类型和二级类型，预定义的类型，也可自定义类型, 常见Content-Type值：text/xml image/jpeg audio/mp3

http/1.1

1997年1月，引入了持久连接（persistent connection），即TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用，不用声明Connection: keep-alive。对于同一个域名，大多数浏览器允许同时建立6个持久连接引入了管道机制，即在同一个TCP连接里，客户端可以同时发送多个请求，进一步改进了HTTP协议的效率新增方法：PUT、PATCH、OPTIONS、DELETE
同一个TCP连接里，所有的数据通信是按次序进行的。服务器只能顺序处理回应，前面的回应慢，会有许多请求排队，造成"队头堵塞"（Head-of-line blocking）为避免上述问题，两种方法：一是减少请求数，二是同时多开持久连接。
网页优化技巧，如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片（domain sharding）等
HTTP 协议不带有状态，每次请求都必须附上所有信息。请求的很多字段都是重复的，浪费带宽，影响速度

HTTP1.0和HTTP1.1的区别

缓存处理，在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略
带宽优化及网络连接的使用，HTTP1.0中，存在一些浪费带宽的现象，例如：客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，HTTP1.1则在请求头引入了range头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是206（Partial Content），方便了开发者*的选择以便于充分利用带宽和连接
错误通知的管理，在HTTP1.1中新增24个状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源当前状态冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除
Host 头处理，在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址，因此，请求消息中的URL并没有传递主机名（hostname）。但随着虚拟主机技术的发展，在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机（Multi-homed Web Servers），并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域，且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误（400 BadRequest）
长连接，HTTP 1.1支持长连接（PersistentConnection）和请求的流水线（Pipelining）处理，在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在HTTP1.1中默认开启Connection： keep-alive，弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点

HTTP1.0和1.1的问题

HTTP1.x在传输数据时，每次都需要重新建立连接，无疑增加了大量的延迟时间，特别是在移动端更为突出
HTTP1.x在传输数据时，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方的身份，无法保证数据的安全性
HTTP1.x在使用时，header里携带的内容过大，增加了传输的成本，并且每次请求header基本不
怎么变化，尤其在移动端增加用户流量
虽然HTTP1.x支持了keep-alive，来弥补多次创建连接产生的延迟，但是keep-alive使用多了同样会给服务端带来大量的性能压力，并且对于单个文件被不断请求的服务(例如图片存放网站)，keep-alive可能会极大的影响性能，因为它在文件被请求之后还保持了不必要的连接很长时间

HTTPS协议：

为解决安全问题，网景在1994年创建了HTTPS，并应用在网景导航者浏览器中。最初，HTTPS是与SSL一起使用的；在SSL逐渐演变到TLS时（其实两个是一个东西，只是名字不同而已），最新的HTTPS也由在2000年五月公布的RFC 2818正式确定下来。HTTPS就是安全版的HTTP，目前大型网站基本实现全站HTTPS

HTTPS特点

HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费
HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有传输的内容都经过加密的
HTTP和HTTPS使用的是不同的连接方式，端口不同，前者是80，后者是443
HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题
HTTPS 实现过程降低用户访问速度，但经过合理优化和部署，HTTPS 对速度的影响还是可以接受的

SPDY协议

SPDY：2009年谷歌研发，综合HTTPS和HTTP两者有点于一体的传输协议，主要特点：

降低延迟，针对HTTP高延迟的问题，SPDY优雅的采取了多路复用（multiplexing）。多路复用通过多个请求stream共享一个tcp连接的方式，解决了HOL blocking的问题，降低了延迟同时提高了带宽的利用率
请求优先级（request prioritization）。多路复用带来一个新的问题是，在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY允许给每个request设置优先级，重要的请求就会优先得到响应。比如浏览器加载首页，首页的html内容应该优先展示，之后才是各种静态资源文件，脚本文件等加载，可以保证用户能第一时间看到网页内容
header压缩。HTTP1.x的header很多时候都是重复多余的。选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量
基于HTTPS的加密协议传输，大大提高了传输数据的可靠性
服务端推送（server push），采用了SPDY的网页，例如网页有一个sytle.css的请求，在客户端收到sytle.css数据的同时，服务端会将sytle.js的文件推送给客户端，当客户端再次尝试获取sytle.js时就可以直接从缓存中获取到，不用再发请求了

HTTP2协议

http/2.0：2015年，HTTP2.0是SPDY的升级版

头信息和数据体都是二进制，称为头信息帧和数据帧
复用TCP连接，在一个连接里，客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应，且不用按顺序一一对应，避免了"队头堵塞",此双向的实时通信称为多工（Multiplexing）
引入头信息压缩机制（header compression）,头信息使用gzip或compress压缩后再发送；客户端和服务器同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，不发送同样字段，只发送索引号，提高速度
HTTP/2 允许服务器未经请求，主动向客户端发送资源，即服务器推送（server push）

HTTP2.0和SPDY区别：

HTTP2.0 支持明文 HTTP 传输，而 SPDY 强制使用 HTTPS
HTTP2.0 消息头的压缩算法采用 HPACK，而非 SPDY 采用的 DEFLATE

HTTP 请求访问的完整过程

一次完整的http请求处理过程

1、建立连接：接收或拒绝连接请求
2、接收请求：接收客户端请求报文中对某资源的一次请求的过程

Web访问响应模型（Web I/O）

单进程I/O模型：启动一个进程处理用户请求，而且一次只处理一个，多个请求被串行响应
多进程I/O模型：并行启动多个进程,每个进程响应一个连接请求(不适合大量访问)
复用I/O结构：启动一个进程，同时响应N个连接请求
复用的多进程I/O模型：启动M个进程，每个进程响应N个连接请求，同时接收M*N个请求

3、处理请求：服务器对请求报文进行解析，并获取请求的资源及请求方法等相关信息，根据方法，资
源，首部和可选的主体部分对请求进行处理

常用请求Method: GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、TRACE、OPTIONS

4、访问资源：服务器获取请求报文中请求的资源web服务器，即存放了web资源的服务器，负责向请求者提供对
方请求的静态资源，或动态运行后生成的资源

5、构建响应报文：一旦Web服务器识别除了资源，就执行请求方法中描述的动作，并返回响应报文。响应报文中包含
有响应状态码、响应首部，如果生成了响应主体的话，还包括响应主体
1）响应实体：如果事务处理产生了响应主体，就将内容放在响应报文中回送过去。响应报文中通常包
括：

描述了响应主体MIME类型的Content-Type首部
描述了响应主体长度的Content-Length
实际报文的主体内容

2）URL重定向：web服务构建的响应并非客户端请求的资源，而是资源另外一个访问路径
3）MIME类型： Web服务器要负责确定响应主体的MIME类型。多种配置服务器的方法可将MIME类型
与资源管理起来

魔法分类：Apache web服务器可以扫描每个资源的内容，并将其与一个已知模式表(被称为魔法文件)进行匹配，以决定每个文件的MIME类型。这样做可能比较慢，但很方便，尤其是文件没有标准扩展名时
显式分类：可以对Web服务器进行配置，使其不考虑文件的扩展名或内容，强制特定文件或目录内容拥有某个MIME类型
类型协商：有些Web服务器经过配置，可以以多种文档格式来存储资源。在这种情况下，可以配置Web服务器，使其可以通过与用户的协商来决定使用哪种格式(及相关的MIME类型)"最好"

6、发送响应报文:Web服务器通过连接发送数据时也会面临与接收数据一样的问题。服务器可能有很多条到各个客户端的连接，有些是空闲的，有些在向服务器发送数据，还有一些在向客户端回送响应数据。服务器要记录连接的状态，还要特别注意对持久连接的处理。对非持久连接而言，服务器应该在发送了整条报文之后，关闭自己这一端的连接。对持久连接来说，连接可能仍保持打开状态，在这种情况下，服务器要正确地计算Content-Length首部，不然客户端就无法知道响应什么时候结束

7、记录日志:最后，当事务结束时，Web服务器会在日志文件中添加一个条目，来描述已执行的事务

HTTP协议详解

码农公寓

HTTP协议详解

相关概念

HTTP协议通讯过程

HTTP工作机制

HTTP 协议版本

HTTPS协议：

HTTPS特点

SPDY协议

HTTP2协议

HTTP2.0和SPDY区别：

HTTP 请求访问的完整过程

一次完整的http请求处理过程

码农公寓

相关概念

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HTTPS特点

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HTTP2协议

HTTP2.0和SPDY区别：

HTTP 请求访问的完整过程

一次完整的http请求处理过程

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