一、HTTP协议简介
HTTP协议全称为超文本传输协议（英语：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议，是因特网上应用最为广泛的一种网络传输协议，所有的 WWW 文件都必须遵守这个标准。HTTP 是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的。
HTTP 是一个基于 TCP/IP 通信协议来传递数据的（HTML 文件、图片文件、查询结果等），是一种应用层协议。其中HTTP1.0、HTTP1.1、HTTP2.0均为TCP协议实现，HTTP3.0是基于UDP实现的，现在主要使用的是HTTP1.0和HTTP3.0 。
另外，现在我们访问一些网站时我们可以发现，很多都是使用的HTTPS协议进行通信的，其实 HTTPS 是在 HTTP 的基础之上，利用SSL/TLS来加密数据包，一定程度上保证了数据传输的安全性。HTTPS 开发的主要目的，是提供对网站服务器的身份认证，保护交换资料的隐私与完整性。关于HTTPS的详细内容可见博主的后续文章。
二、HTTP协议的工作原理
HTTP 协议工作与客户端—服务端架构上。浏览器作为 HTTP 客户端通过 URL 向 HTTP 服务端即web服务器发送请求，web服务器根据接收到的请求向客户端发送回响信息，从而实现客户端与服务端之间的通信。
HTTP的注意事项：
- HTTP 的默认端口号是80，但也可以根据自己的意愿改为8080或者其他端口号。
- HTTP 是无连接的：无连接的含义是限制每一次连接只处理一个请求，服务器处理完客户端的请求并接受客户端的应答后，便断开连接，采用这种连接方式可以节省传输的时间，从而提供传输效率。
- HTTP 是媒体独立的：即只要客户端和服务器知道如何处理数据的内容，任何类型的数据都可以提供HTTP协议进行发送，客户端和服务器只需要指定适合的 MIME-type 内容类型。
- HTTP 是无状态的：即HTTP协议对于事务的处理没有记忆能力，那么就意味着如果后续处理需要前面的信息，就必须进行重传，这样可能导致每次连接传输的数据量增大。而另一方面，在服务器不需要先前信息时的应答速度就较快。
下图展示了HTTP协议通信的基本流程:
二、HTTP协议格式
1. 请求格式
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（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据四个部分组成，下图给出了请求报文的一般格式。
请求实例：
2. 响应格式
HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、响应头部、空行和响应正文。
响应实例：
三、HTTP请求
1. URL
URL 的定义：
URL 其实就是我们所说的”网址“，URL（Uniform Resource Locator），翻译为统一资源定位符。互连网上的每个文件都有一个唯一的 URL，它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它。
URL 基本格式：
- URL 的标准格式如下：
协议类型:[服务器地址[:端口号]][资源层级 UNIX 文件路径]文件名[?查询字符串][#片段标识符]
- URL 的完整格式如下:
协议类型:[[访问资源需要的凭证信息@]服务器地址[:端口号]][资源层级 UNIX 文件路径]文件名[?查询字符串][#片段标识符]
URL encode 和 URL decode：
像 /、?：等这样的字符，已经被 URL 当做特殊意义理解了，因此这些字符不能随意出现。如果某个参数中需要带有这些特殊字符，就必须先对特殊字符进行转义，即 URL encode。
一个中文字符由 UTF-8 或者 GBK 这样的编码方式构成，虽然在 URL 中没有特殊含义，但是仍然需要进行转义，否则浏览器可能把 UTF-8/GBK 编码中的某个字节当做 URL 中的特殊符号。
转义的规则如下：
将需要转码的字符转为16进制，然后从右到左，取4位(不足4位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成%XY格式。
例如：
我们使用百度搜索C++，会得到以下的URL：
https://www.baidu.com/s?ie=utf-8&f=8&rsv_bp=1&rsv_idx=1&tn=baidu&wd=C%2B%2B&fenlei=256&oq=
可以发现 query string 的值是 C%2B%2B、，通过使用 URL encode工具 对其进行解码，就知道 C%2B%2B 就是表示 C++。
2. HTTP请求方法
根据 HTTP 标准，HTTP 请求可以使用多种请求方法。其中HTTP1.0 定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD 方法。HTTP1.1 新增了六种请求方法：OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE 和 CONNECT 方法。
其中最常用的就是GET方法和POST方法。
3. HTTP请求报头
HTTP请求头提供了关于请求，响应或者其他的发送实体的信息。
四、HTTP的状态码
1. HTTP 状态码的介绍
当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含 HTTP 状态码的信息头（server header）用以响应浏览器的请求。HTTP 状态码的英文为 HTTP Status Code。
常见的 HTTP 状态码：
- 200 - 请求成功
- 301 - 资源（网页等）被永久转移到其它URL
- 302 - 资源（网页等）被暂时转移到其它URL
- 404 - 请求的资源（网页等）不存在
- 500 - 内部服务器错误
2. HTTP 状态码的分类
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。响应分为五类：信息响应(100 ~ 199) ，成功响应(200 ~ 299) ，重定向(300 ~ 399) ，客户端错误(400~499) 和服务器错误 (500 ~ 599) ：
| 分类 | 描述 |
| 1** | 信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作 |
| 2** | 成功，操作被成功接收并处理 |
| 3** | 重定向，需要进一步的操作以完成请求 |
| 4** | 客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求 |
| 5** | 服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误 |
五、简单的HTTP服务器
利用TCP传输协议实现一个只在网页上显示“This is my httpServer!”，的简单HTTP服务器。
封装Server.hpp
#pragma once #include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <cassert> #include <cstring> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <signal.h> #include <unistd.h> #define CRLF "\r\n" #define SPACE " " #define SPACE_LEN strlen(SPACE) #define HOME_PAGE "index.html" #define ROOT_PATH "wwwroot" std::string ReadFile(const std::string &path) { std::ifstream in(path, std::ifstream::binary); if (!in.is_open()) { return "404 NOT FOUND"; } std::string content; std::string line; while (std::getline(in, line)) { content += line; } in.close(); return content; } std::string GetPath(std::string request) { std::size_t pos = request.find(CRLF); if(pos == std::string::npos) { return nullptr; } // 获取第一行：GET PATH HTTP/1.1 std::string line = request.substr(0, pos); std::size_t first_space = line.find(SPACE); if(first_space == std::string::npos) { return nullptr; } std::size_t second_space = line.rfind(SPACE); if(second_space == std::string::npos) { return nullptr; } std::string path = line.substr(first_space + SPACE_LEN, second_space - (SPACE_LEN + first_space)); if(path[0] == '/' && path.size() == 1) path += HOME_PAGE; return path; } void _handlerHttpRequest_(int sock) { char buf[1024 * 10] = {0}; ssize_t read_size = read(sock, buf, sizeof buf); if (read_size > 0) { std::cout << buf; } // std::string response = "HTTP/1.1 302 Temporarily Moved\r\n"; // 临时重定向 std::string response = "HTTP/1.1 301 Permanently Moved\r\n"; // 永久重定向 response += "Location: https://www.baidu.com/\r\n"; response += "\r\n"; // write(sock, response.c_str(), response.size()); send(sock, response.c_str(), response.size(), 0); } void handlerHttpRequest(int sock) { char buf[1024 * 10] = {0}; ssize_t read_size = read(sock, buf, sizeof buf); if (read_size > 0) { std::cout << buf; } // 获取请求中的路径 std::string path = GetPath(buf); // 请求的文件路径在请求行中，第二个字段就是要访问的文件 // GET PATH HTTP/1.1 std::string resource = ROOT_PATH; resource += path; //debug std::cout << resource << std::endl; // 获取文件后缀 std::size_t pos = resource.find("."); std::string suffix = resource.substr(pos); // 读取文件内容 std::string html = ReadFile(resource); // 回响 std::string response; response = "HTTP/1.0 200 OK\r\n"; if (suffix == ".jpg") response += "Content-Type: image/jpeg\r\n"; else response += "Content-Type: text/html\r\n"; response += ("Content-Length: " + std::to_string(html.size()) + "\r\n"); // 添加cookie response += "Set-Cookie: this is my cookie content;\r\n"; response += "\r\n"; response += html; send(sock, response.c_str(), response.size(), 0); } class Server { public: Server(uint16_t port, const std::string &ip = "") : _listenSock(-1), _port(port), _ip(ip), _quit(false) { signal(SIGCHLD, SIG_IGN); } ~Server() { if (_listenSock >= 0) { close(_listenSock); } } public: void init() { // 创建socket _listenSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (_listenSock < 0) { std::cerr << "socket error" << std::endl; exit(1); } // 填充信息 sockaddr_in addr; memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sin_family = PF_INET; addr.sin_port = htons(_port); addr.sin_addr.s_addr = _ip.empty() ? htonl(INADDR_ANY) : inet_addr(_ip.c_str()); // bind if (bind(_listenSock, (const sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) { std::cerr << "bind error" << std::endl; exit(2); } // 监听 if (listen(_listenSock, 5) < 0) { std::cerr << "listen error" << std::endl; exit(3); } } void loop() { while (!_quit) { sockaddr_in peer; socklen_t len = sizeof(peer); int peer_sock = accept(_listenSock, (sockaddr *)&peer, &len); if (peer_sock < 0) { std::cerr << "accept error" << std::endl; exit(4); } // 多进程版 pid_t id = fork(); if (id > 0) { // 父进程 close(peer_sock); } else if (id == 0) { // 子进程 close(_listenSock); handlerHttpRequest(peer_sock); close(peer_sock); exit(0); } else { std::cerr << "fork error" << std::endl; exit(5); } } } bool quitServer() { _quit = true; return true; } private: int _listenSock; // sock uint16_t _port; // 服务器端口 std::string _ip; // IP地址 bool _quit; // 安全退出的标志 };
实现httpServer
#include <iostream> #include "Server.hpp" static void Usage(std::string proc) { std::cerr << "Usage:\n\t" << proc << " port" << std::endl; std::cerr << "example:\n\t" << proc << " 8080\n" << std::endl; } int main(int argc, char* argv[]) { if(argc != 2) { Usage(argv[0]); exit(-1); } uint16_t port = atoi(argv[1]); Server server(port); server.init(); server.loop(); return 0; }
编写 index.html
<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="utf-8"> <title>我的测试</title> </head> <body> <p> This is my httpServer!</p> </body> </html>
运行结果：
