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HTTP

HTTP协议简介

• HTTP协议(超文本传输协议HyperText Transfer Protocol)，它是基于TCP协议的应用层传输协议，简单来说就是客户端和服务端进行数据传输的一种规则。

注意： 客户端与服务器的角色不是固定的，一端充当客户端，也可能在某次请求中充当服务器。这取决与请求的发起端。HTTP协议属于应用层，建立在传输层协议TCP之上。客户端通过与服务器建立TCP连接，之后发送HTTP请求与接收HTTP响应都是通过访问Socket接口来调用TCP协议实现。

• HTTP 是一种无状态 (stateless) 协议, HTTP协议本身不会对发送过的请求和相应的通信状态进行持久化处理。这样做的目的是为了保持HTTP协议的简单性，从而能够快速处理大量的事务, 提高效率。

协议

• 协议规定了通信双方必须遵循的数据传输格式，这样通信双方按照约定的格式才能准确的通信。

无状态

• 无状态是指两次连接通信之间是没有任何关系的，每次都是一个新的连接，服务端不会记录前后的请求信息。

客户端/服务端模型

七层网络模型

HTTP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.baidu.com。

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。

例如：在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后会经历以下流程：

• 浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址;
• 解析出 IP 地址后，根据该 IP 地址和默认端口 80，和服务器建立TCP连接;
• 浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求，该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;
• 服务器对浏览器请求作出响应，并把对应的 html 文本发送给浏览器;
• 释放 TCP连接;
• 浏览器将该 html 文本并显示内容;

http协议是基于TCP/IP协议之上的应用层协议。

基于 请求-响应 的模式

• HTTP协议规定,请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并 返回。换句话说,肯定是先从客户端开始建立通信的,服务器端在没有 接收到请求之前不会发送响应。

无状态保存

• HTTP是一种不保存状态,即无状态(stateless)协议。HTTP协议 自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在HTTP这个 级别,协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。

• 使用HTTP协议,每当有新的请求发送时,就会有对应的新响应产 生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把HTTP协议设计成 如此简单的。可是,随着Web的不断发展,因无状态而导致业务处理变得棘手 的情况增多了。比如,用户登录到一家购物网站,即使他跳转到该站的 其他页面后,也需要能继续保持登录状态。针对这个实例,网站为了能 够掌握是谁送出的请求,需要保存用户的状态。HTTP/1.1虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能, 于是引入了Cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信,就可以管 理状态了。有关Cookie的详细内容稍后讲解。

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，并且可以提高并发性能，不能和每个用户建立长久的连接，请求一次相应一次，服务端和客户端就中断了。但是无连接有两种方式，早期的http协议是一个请求一个响应之后，直接就断开了，但是现在的http协议1.1版本不是直接就断开了，而是等几秒钟，这几秒钟是等什么呢，等着用户有后续的操作，如果用户在这几秒钟之内有新的请求，那么还是通过之前的连接通道来收发消息，如果过了这几秒钟用户没有发送新的请求，那么就会断开连接，这样可以提高效率，减少短时间内建立连接的次数，因为建立连接也是耗时的，默认的好像是3秒中现在，但是这个时间是可以通过咱们后端的代码来调整的，自己网站根据自己网站用户的行为来分析统计出一个最优的等待时间。

HTTP的五大特点

1. 支持客户/服务器模式。

2. 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。

3. 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。

4. 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。早期这么做的原因是请求资源少，追求快。后来通过Connection: Keep-Alive实现长连接

5. 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。

URI和URL的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。

• Web上可用的每种资源如HTML文档、图像、视频片段、程序等都是一个来URI来定位的

URI一般由三部组成：

1. 访问资源的命名机制
2. 存放资源的主机名
3. 资源自身的名称，由路径表示，着重强调于资源。

URL是uniform resource locator，统一资源定位器，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。

URL是Internet上用来描述信息资源的字符串，主要用在各种WWW客户程序和服务器程序上，特别是著名的Mosaic。

• 采用URL可以用一种统一的格式来描述各种信息资源，包括文件、服务器的地址和目录等。

URL一般由三部组成：

1. 协议(或称为服务方式)
2. 存有该资源的主机IP地址(有时也包括端口号)
3. 主机资源的具体地址。如目录和文件名等

URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源，比如 mailto:java-net@java.sun.com。

• URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL和URN都是一种URI。笼统地说，每个 URL 都是 URI，但不一定每个 URI 都是 URL。这是因为 URI 还包括一个子类，即统一资源名称 (URN)，它命名资源但不指定如何定位资源。上面的 mailto、news 和 isbn URI 都是 URN 的示例。

• 在Java的URI中，一个URI实例可以代表绝对的，也可以是相对的，只要它符合URI的语法规则。而URL类则不仅符合语义，还包含了定位该资源的信息，因此它不能是相对的。

• 在Java类库中，URI类不包含任何访问资源的方法，它唯一的作用就是解析。

• 相反的是，URL类可以打开一个到达资源的流。

URL

• 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。

URL构成

URL,全称是UniformResourceLocator, 中文叫统一资源定位符,是互联网上用来标识某一处资源的地址。以下面这个URL为例，介绍下普通URL的各部分组成：

• 例子：https://blog.csdn.net/weixin_45692705?spm=1011.2124.3001.5343

从上面的URL可以看出，一个完整的URL包括以下几部分：

1. 协议部分：该URL的协议部分为“http：”，这代表网页使用的是HTTP协议。在Internet中可以使用多种协议，如HTTP，FTP等等本例中使用的是HTTP协议。在”HTTP”后面的“//”为分隔符。
   2.域名部分：该URL的域名部分为“www.aspxfans.com”。一个URL中，也可以使用IP地址作为域名使用

2. 端口部分：跟在域名后面的是端口，域名和端口之间使用“:”作为分隔符。端口不是一个URL必须的部分，如果省略端口部分，将采用默认端口 （这里的链接就采用的默认端口）

3. 虚拟目录部分：从域名后的第一个“/”开始到最后一个“/”为止，是虚拟目录部分。虚拟目录也不是一个URL必须的部分。本例中没有虚拟目录。

4. 文件名部分：从域名后的最后一个“/”开始到“？”为止，是文件名部分，如果没有“?”,则是从域名后的最后一个“/”开始到“#”为止，是文件部分，如果没有“？”和“#”，那么从域名后的最后一个“/”开始到结束，都是文件名部分。本例中的文件名是“weixin_45692705”。文件名部分也不是一个URL必须的部分，如果省略该部分，则使用默认的文件名。

5. 锚部分：从“#”开始到最后，都是锚部分。本例中没有锚部分。锚部分也不是一个URL必须的部分.

6. 参数部分：从“？”开始到“#”为止之间的部分为参数部分，又称搜索部分、查询部分。本例中的参数部分为“spm=1011.2124.3001.5343”。参数可以允许有多个参数，参数与参数之间用“&”作为分隔符。

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，请求头，请求体

Http请求消息结构

• 请求行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的URI和协议的版本。

• 第一部分：请求行，用来说明请求类型,要访问的资源以及所使用的HTTP版本。GET说明请求类型为GET,[/department/87423/users]为要访问的资源，该行的最后一部分说明使用的是HTTP1.1版本。

• 第二部分：请求头部，紧接着请求行（即第一行）之后的部分，用来说明服务器要使用的附加信息。从第二行起为请求头部，HOST将指出请求的目的地.User-Agent,服务器端和客户端脚本都能访问它,它是浏览器类型检测逻辑的重要基础.该信息由你的浏览器来定义,并且在每个请求中自动发送等等

• 第三部分：空行，请求头部后面的空行是必须的。即使第四部分的请求数据为空，也必须有空行。

• 第四部分：请求数据也叫主体，可以添加任意的其他数据。这个例子的请求数据为name=flyhero。

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。

服务端响应客户端格式：状态行，响应头，响应体

Http响应消息结构

• 第一部分：状态行，由HTTP协议版本号， 状态码， 状态消息 三部分组成。第一行为状态行，（HTTP/1.1）表明HTTP版本为1.1版本，状态码为200，状态消息为（ok）

• 第二部分：消息报头，用来说明客户端要使用的一些附加信息 第二行和第三行为消息报头，Date:生成响应的日期和时间；Content-Type:指定了MIME类型的HTML(text/html),编码类型是UTF-8

• 第三部分：空行，消息报头后面的空行是必须的

• 第四部分：响应正文，服务器返回给客户端的文本信息。 {“name”:“flyhero”,“id”:“push-code”}

状态码

• HTTP状态码由三个十进制数字组成，第一个十进制数字定义了状态码的类型，后两个数字没有分类的作用。HTTP状态码共分为5种类型：

更详细的状态码可查看 HTTP状态码：https://www.runoob.com/http/http-status-codes.html

但一般我们只需要知道几个常见的就行，比如 ：

• 200：客户端请求成功
• 400：客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
• 401：请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
• 403：服务器收到请求，但是拒绝提供服务
• 404：请求资源不存在，eg：输入了错误的URL
• 500：服务器发生不可预期的错误
• 502：服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

请求方法

• 截止到HTTP1.1共有下面几种方法

注意事项：

1. 方法名称是区分大小写的。当某个请求所针对的资源不支持对应的请求方法的时候，服务器应当返回状态码405（Method Not Allowed），当服务器不认识或者不支持对应的请求方法的时候，应当返回状态码501（Not Implemented）。

2. HTTP服务器至少应该实现GET和HEAD方法，其他方法都是可选的。当然，所有的方法支持的实现都应当匹配下述的方法各自的语义定义。此外，除了上述方法，特定的HTTP服务器还能够扩展自定义的方法。例如PATCH（由 RFC 5789 指定的方法）用于将局部修改应用到资源。

GET和POST请求的区别

• GET请求

GET /books/?sex=man&name=Professional HTTP/1.1
Host: www.wrox.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)
Gecko/20050225 Firefox/1.0.1
Connection: Keep-Alive

注意最后一行是空行

• POST请求

POST / HTTP/1.1
Host: www.wrox.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)
Gecko/20050225 Firefox/1.0.1
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 40
Connection: Keep-Alive

name=Professional%20Ajax&publisher=Wiley

1. GET提交，请求的数据会附在URL之后（就是把数据放置在HTTP协议头中），以?分割URL和传输数据，多个参数用&连接；例 如：login.action?name=hyddd&password=idontknow&verify=%E4%BD%A0 %E5%A5%BD。如果数据是英文字母/数字，原样发送，如果是空格，转换为+，如果是中文/其他字符，则直接把字符串用BASE64加密，得出如： %E4%BD%A0%E5%A5%BD，其中％XX中的XX为该符号以16进制表示的ASCII。

POST提交：把提交的数据放置在是HTTP包的包体中。上文示例中红色字体标明的就是实际的传输数据

• 因此，GET提交的数据会在地址栏中显示出来，而POST提交，地址栏不会改变

2. 传输数据的大小

首先声明：HTTP协议没有对传输的数据大小进行限制，HTTP协议规范也没有对URL长度进行限制。而在实际开发中存在的限制主要有：

• GET：特定浏览器和服务器对URL长度有限制，例如 IE对URL长度的限制是2083字节(2K+35)。对于其他浏览器，如Netscape、FireFox等，理论上没有长度限制，其限制取决于操作系 统的支持。因此对于GET提交时，传输数据就会受到URL长度的 限制。

• POST：由于不是通过URL传值，理论上数据不受 限。但实际各个WEB服务器会规定对post提交数据大小进行限制，Apache、IIS6都有各自的配置。

3. 安全性

• POST的安全性要比GET的安全性高。比如：通过GET提交数据，用户名和密码将明文出现在URL上，因为(1)登录页面有可能被浏览器缓存；(2)其他人查看浏览器的历史纪录，那么别人就可以拿到你的账号和密码了，除此之外，使用GET提交数据还可能会造成Cross-site request forgery攻击

4. Http get,post,soap协议都是在http上运行的

1. get：请求参数是作为一个key/value对的序列（查询字符串）附加到URL上的查询字符串的长度受到web浏览器和web服务器的限制（如IE最多支持2048个字符），不适合传输大型数据集同时，它很不安全

2. post：请求参数是在http标题的一个不同部分（名为entity body）传输的，这一部分用来传输表单信息，因此必须将Content-type设置为:application/x-www-form- urlencoded。post设计用来支持web窗体上的用户字段，其参数也是作为key/value对传输。但是：它不支持复杂数据类型，因为post没有定义传输数据结构的语义和规则。

3. soap：是http post的一个专用版本，遵循一种特殊的xml消息格式Content-type设置为: text/xml 任何数据都可以xml化。

• Http协议定义了很多与服务器交互的方法，最基本的有4种，分别是GET,POST,PUT,DELETE. 一个URL地址用于描述一个网络上的资源，而HTTP中的GET, POST, PUT, DELETE就对应着对这个资源的查，改，增，删4个操作。 我们最常见的就是GET和POST了。GET一般用于获取/查询资源信息，而POST一般用于更新资源信息.

我们看看GET和POST的区别

1. GET提交的数据会放在URL之后，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连，如EditPosts.aspx?name=test1&id=123456. POST方法是把提交的数据放在HTTP包的Body中.

2. GET提交的数据大小有限制（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST方法提交的数据没有限制.

3. GET方式需要使用Request.QueryString来取得变量的值，而POST方式通过Request.Form来获取变量的值。

4. GET方式提交数据，会带来安全问题，比如一个登录页面，通过GET方式提交数据时，用户名和密码将出现在URL上，如果页面可以被缓存或者其他人可以访问这台机器，就可以从历史记录获得该用户的账号和密码.

请求和响应常见通用头

• 注意：Content-Type，内容类型，一般是指网页中存在的Content-Type，用于定义网络文件的类型和网页的编码，决定浏览器将以什么形式、什么编码读取这个文件。

常见的媒体格式类型如下：

以application开头的媒体格式类型：

请求头

常见响应头

HTTP的不足

• 通信使用明文(不加密),内容可能会被窃听
• 不验证通信方的身份,因此有可能遭遇伪装
• 无法证明报文的完整性,所以有可能已遭篡改

非持久连接和持久连接

• 在实际的应用中，客户端往往会发出一系列请求，接着服务器端对每个请求进行响应。对于这些请求|响应，如果每次都经过一个单独的TCP连接发送，称为非持久连接。反之，如果每次都经过相同的TCP连接进行发送，称为持久连接。

• 非持久连接在每次请求|响应之后都要断开连接，下次再建立新的TCP连接，这样就造成了大量的通信开销。例如前面提到的往返时间(RTT) 就是在建立TCP连接的过程中的代价。

• 非持久连接给服务器带来了沉重的负担，每台服务器可能同时面对数以百计甚至更多的请求。持久连接就是为了解决这些问题，其特点是一直保持TCP连接状态，直到遇到明确的中断要求之后再中断连接。持久连接减少了通信开销，节省了通信量。

HTTPS

HTTPS介绍

• HTTP 协议中没有加密机制,但可以通 过和 SSL(Secure Socket Layer, 安全套接层 )或 TLS(Transport Layer Security, 安全层传输协议)的组合使用,加密 HTTP 的通信内容。属于通信加密，即在整个通信线路中加密。

HTTP + 加密 + 认证 + 完整性保护 = HTTPS（HTTP Secure ）

• HTTPS 采用共享密钥加密（对称）和公开密钥加密（非对称）两者并用的混合加密机制。若密钥能够实现安全交换,那么有可能会考虑仅使用公开密钥加密来通信。但是公开密钥加密与共享密钥加密相比,其处理速度要慢。

所以应充分利用两者各自的优势, 将多种方法组合起来用于通信。 在交换密钥阶段使用公开密钥加密方式,之后的建立通信交换报文阶段 则使用共享密钥加密方式。

HTTPS握手过程的简单描述如下：

1. 浏览器将自己支持的一套加密规则发送给网站。服务器获得浏览器公钥。
2. 网站从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息。浏览器获得服务器公钥。
3. 获得网站证书之后浏览器要做以下工作：

• 1. 证证书的合法性（颁发证书的机构是否合法，证书中包含的网站地址是否与正在访问的地址一致等），如果证书受信任，则浏览器栏里面会显示一个小锁头，否则会给出证书不受信的提示。
• 2. 如果证书受信任，或者是用户接受了不受信的证书，浏览器会生成一串随机数的密码（接下来通信的密钥），并用证书中提供的公钥加密（共享密钥加密）。
• 3. 使用约定好的HASH计算握手消息，并使用生成的随机数对消息进行加密，最后将之前生成的所有信息发送给网站。 浏览器验证 -> 随机密码 服务器的公钥加密 -> 通信的密钥 通信的密钥 -> 服务器

4. 网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作：

• 1. 使用自己的私钥将信息解密取出密码，使用密码解密浏览器发来的握手消息，并验证HASH是否与浏览器发来的一致。
• 2. 使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器。服务器用自己的私钥解出随机密码 -> 用密码解密握手消息（共享密钥通信）-> 验证HASH与浏览器是否一致（验证浏览器）

HTTPS的不足

• 加密解密过程复杂
• 导致访问速度慢加密需要认向证机构付费
• 整个页面的请求都要使用HTTPS

HTTPS的工作原理

• 我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取，所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议。

客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。

1. 客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
2. Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
3. 客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
4. 客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
5. Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
6. Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。

HTTP与HTTPS的区别

• HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全，为了保证这些隐私数据能加密传输，于是网景公司设计了SSL（Secure Sockets Layer）协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密，从而就诞生了HTTPS。简单来说，HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全。

HTTPS和HTTP的区别主要如下：

1. https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
2. http是超文本传输协议，信息是明文传输，https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3. http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4. http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。

总结

• 相比 HTTP 协议，HTTPS 协议增加了很多握手、加密解密等流程，虽然过程很复杂，但其可以保证数据传输的安全。

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