✏️ Http

吞佛童子2022年6月20日

计算机网络

应用层
http

大约 9 分钟

✏️ Http

1. 是什么

1) http 定义

Http [HyperText Transfer Protocol] 超文本传输协议
超文本：支持文字、图片、音视频、超链接等的混合体
传输：进行两点之间的双向数据传输
协议：是计算机世界里的一种协议和规范

2) URI & URL

① URI

统一资源标识符
一种概念，怎么实现无所谓，只要能够标识这个资源
例如，要找某个人

② URL

统一资源定位符
为 URI 的一种具体实现，不仅能够标识该资源，还明确了如何访问该资源
例如：到 xx 省 xx 市 xx 区 xx 镇 xx 号找叫 xxx 名字的人
格式：
- 协议： http | ftp | ...
- 主机名： ip :port
- 路径：访问路径，默认为 index.html
- 可选参数

2. 报文格式

1) http 请求报文

① 请求行

1. 请求方法

请求方法	描述
GET	从服务器请求指定资源，请求报文中没有 body
POST	将数据放在 body 中向服务器提交数据
PUT	向 URL 指定位置上传资源，会自动覆盖旧资源
DELETE	请求服务器删除 URL 指定资源

GET VS POST

	GET	POST
定义	安全 & 幂等 & 可缓存	不安全 & 非幂等 & 不会缓存数据
请求数据存放位置	URL	body
参数格式	ASCII 字符	无限制
参数长度限制	受浏览器限制， http 协议本身对 URL 长度并无规定	无限制
特别点	GET 中也可以借助 body 传数据，但不保证一定能被接收到，需要根据浏览器的实现方式	POST 的 URL 也可以传参数
包数	一般一个 TCP 包	大多 2 个 TCP 包，先发 header 包，服务器响应 100 continue，然后再发数据包，服务器响应 200，但火狐浏览器只发一个包
是否明文	√	√
本质	TCP 连接	TCP 连接，由于 http 规定、浏览器、服务器的限制，才表现不同

2. 空格 [sp]

3. URL

访问的目标地址

4. 空格 [sp]

5. 版本

http 1.1
http 2.0
http 3.0

6. 回车符 [cr] + 换行符 [If]

② 请求头

用来告知服务器该请求和客户端本身的一些额外信息
为 K-V 键值对的格式，K-V 之前用 : 隔开，每个 K-V 对单独成行，以回车符 & 换行符结尾

请求头	作用
`Host`	请求的网站域名
`Accpet`	客户端可接受的数据格式
`Accept-Encoding`	客户端可接受的数据压缩格式
`Accpet-Language`	客户端可接受的语言
`Accpet-Charset`	客户端可接受的字符集
`Cache-Control`	本次请求与响应链的缓存机制
`Cookie`	cookie
`Content-Type`	提交的数据类型
`Content-Length`	提交的数据大小，单位：Byte
`Content-Encoding`	提交的数据压缩方式
`Connection`	默认为 keep-alive
`User-Agent`	---

http 缓存

强制缓存
- 缓存数据保存在浏览器的本地缓存，由浏览器判断该请求是否在过期时间内
- Status Code 后面除了显示状态码，还括号显示 from disk cache
- 借助以下 2 个响应头实现：
  - Cache-Control 相对时间，优先级高于 Expires
  - Expires 绝对时间
- 借助 Cache-Control 实现流程：
  - 浏览器第一次访问该服务器资源时，服务器响应头会加上 Cache-Control，里面设置了过期时间
  - 浏览器再次访问该资源时，会检验该资源的缓存是否过期
    - 若未过期，直接使用缓存
    - 若已过期，重新请求该资源
  - 浏览器再次收到请求后，会再次更新响应头的 Cache-Control
协商缓存
- 需要借助 Cache-Control，只有强制缓存未被命中时，才走协商缓存
- 状态码为 304，由服务器端告知客户端该资源未发生改变，如果浏览器有本地缓存，可以直接使用
- 借助方式 1 实现：
  - Last-Modified 响应头 - 标识该资源最后修改时间
  - If-Modified-Since
    - 请求头
    - 该资源过期后，发现响应头含有 Last-Modified声明，
    - 再次发送请求的时候会带上 If-Modified-Since，
    - 服务器收到请求后发现有 If-Modified-Since，则与被请求资源的最后修改时间对比
    - 若已被修改，返回最新数据
    - 若未被修改，返回 304 走缓存
- 借助方式 2 实现：
  - Etag 唯一标识响应资源
  - If-None-Match
    - 请求头
    - 当资源过期后，发现响应头有 Etag 声明，
    - 再次发送请求时，会带上 If-None-Match : Etag 的值
    - 服务器收到请求后进行对比
    - 若已被改变，则返回最新数据
    - 若未被修改，返回 304 走缓存
- 方式 2 优先级更高

③ 空行

只包含一个回车符和一个换行符，不包含其它任何内容。
这个空行用于标记请求头部已结束，它是必须要有的

2) http 响应报文

① 状态行

协议版本
- http 1.1
- http 2.0
- http 3.0
空格
状态码

1xx
- 提示信息，表示目前是协议正在处理的中间状态，还需要后续操作
- 常见状态码
  - 101
    - 协议切换，例如使用 websocket 时需要从 Http 切换为 websocket
2xx
- 成功，报文已经收到 & 并被正确处理
- 常见状态码
  - 200
    - 一切正常，非 HEAD 请求，服务器返回的响应头会有 body 数据
  - 204
    - 成功，响应头没有 body 数据
  - 206
    - 用于 http 分片下载 | 断点续传
    - 响应的 body 数据并不是全部，而是一部分
3xx
- 重定向
- 常见状态码
  - 301
    - 永久重定向，请求的资源已经不存在，需要改用新的 URL 重新发送请求获取资源
    - 响应头中含有 Location 字段，指明后序要跳转的 URL，浏览器会自动重定向到新的 URL
  - 302
    - 临时重定向，请求的资源还在，但暂时需要另一个 URL 访问
    - 响应头中含有 Location 字段，指明后序要跳转的 URL，浏览器会自动重定向到新的 URL
  - 304
    - 资源未修改，重定向到已存在的缓冲文件
4xx
- 客户端错误，请求报文有误，服务器无法处理
- 常见状态码
  - 400
    - 客户端请求的报文有误，通用错误码
  - 403
    - 服务器禁止访问该资源，而非客户端的请求有误
  - 404
    - 请求的资源在服务器上不存在 | 找不到，无法提供给客户端
5xx
- 客户端请求报文正确，但服务器处理时发生错误
- 常见状态码
  - 500
    - 服务器发生错误，通用错误码
  - 501
    - 客户端请求的功能还不支持
  - 502
    - 服务器作为网关 | 代理时返回的错误码，表示服务器自身工作正常，但访问后端服务器时发生了错误
  - 503
    - 服务器正忙，暂时无法响应客户端

空格
状态描述

② 响应头

响应头	作用
`Cache-Control`	客户端是否可缓存该资源
`Content-Type`	数据类型
`Content-Encoding`	数据压缩格式
`Content-Length`	数据长度

3. http 特性

1) http 1.0

短连接
- 一个请求，即为一次 TCP 连接，需要经过 3 次握手过程 & 4 次挥手
串行请求
- 请求存在队头堵塞
不支持断点续传
- 每次都会传送全部的页面和数据

2) http 1.1

默认长连接
- 减少 TCP 连接的重复建立 & 断开
- 只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持 TCP 连接状态，超过一定时间没有数据交互，服务器也会主动断开
使用 pipeline
- 在同一个 TCP 连接中，客户端可发起多个请求，不需要串行执行
- 但服务器必须按照请求发送顺序依次执行
- 解决请求的队头阻塞问题
- 存在响应的队头阻塞
- 非默认开启，浏览器基本没有支持该技术
增加缓存处理
- 新的字段 Cache-Control
增加 Host 字段
- 用在一台机子部署了多个主机，然后多个域名解析又是同一个 IP，此时加入了 Host 头就可以判断到底是要访问哪个主机
支持断点续传
- 响应的时候不标明 Content-Length，客户端就无法断开连接，直到收到服务端的 EOF ，利于传输大文件

3) http 2.0

头部压缩
- HPACK 算法
  - 客户端 & 服务端同时维护一张头信息表，所有字段存入表中，头部不发原本的重复字段，而是发送字段对应的索引号
  - 维护静态字典、动态字典、压缩算法
- 减少传输负载
二进制编码
- 头信息二进制传输，称为头信息帧
- 数据二进制传输，称为数据帧
- 计算机无需额外对报文数据进行二进制转换，提高传输效率
数据流发送
- 每个请求对应的所有数据包，称为一个数据流
- 每个数据流都有一个 id，不同数据流的帧可以乱序发送，因此可以并发不同的数据流，接收端根据数据流 id 有序组装成 http 消息
- 客户端的数据流 id 必须为奇数，可指定数据流的优先级，服务器会优先响应该请求
- 服务端的数据流 id 必须为偶数
多路复用
- 一个 TCP 连接中可并发多个请求 | 回应
- 解决 http 1.1 的队头阻塞问题
- 但仍存在 TCP 层面的队头阻塞 问题，某个 TCP 包丢了，会阻塞该 TCP 连接中的所有 http 请求
  - 多个 Stream 请求共用同一个 TCP 滑动窗口，
  - 当发生数据丢失，滑动窗口是无法往前移动的，此时就会阻塞住所有的 HTTP 请求
服务器推送功能
- 服务器可以主动向客户端发送数据
- 例如客户端请求 html 文件，服务器除了发送该 html 文件，还可能一并发送对应的 css 文件

4) http 3.0

采用 UDP 作为传输层协议
采用 QUIC 协议
- 保证 UDP 传输的可靠性
- 解决队头阻塞问题
  - 当发生丢包时，只阻塞该数据流，不影响其他数据流的并发
  - QUIC 给每一个 Stream 都分配了一个独立的滑动窗口，这样使得一个连接上的多个 Stream 之间没有依赖关系，都是相互独立的，各自控制的滑动窗口
- 更快的连接建立
  - 省却 TCP & TLS 多次握手过程
  - 一个 RTT 过程即可建立连接，QUIC 内部包含了 TLS，
  - 第二次连接时数据包 & QUIC 握手信息同时发送，达到 0 RTT 效果
- 连接迁移
  - 之前通过 [源 ip，源 port，目的 ip，目的 port] 确定一条连接，当硬件设备的网络切换时，ip 发生改变，需要重新建立连接
  - QUIC 通过连接 id 标记通信的 2 个端点，只要硬件设备没有发生改变，仍保留原来的 QUIC 信息，即可重用连接

✏️ Http

# ✏️ Http

# 1. 是什么

# 1) http 定义

# 2) URI & URL

# ① URI

# ② URL

# 2. 报文格式

# 1) http 请求报文

# ① 请求行

# ② 请求头

# ③ 空行

# 2) http 响应报文

# ① 状态行

# ② 响应头

# 3. http 特性

# 1) http 1.0

# 2) http 1.1

# 3) http 2.0

# 4) http 3.0

✏️ Http

1. 是什么

1) http 定义

2) URI & URL

① URI

② URL

2. 报文格式

1) http 请求报文

① 请求行

② 请求头

③ 空行

2) http 响应报文

① 状态行

② 响应头

3. http 特性

1) http 1.0

2) http 1.1

3) http 2.0

4) http 3.0