HTTP 请求响应过程
你是不是很好奇,当你在浏览器中输入网址后,到底发生了什么事情?你想要的内容是如何展现出来的?让我们通过一个例子来探讨一下,我们假设访问的 URL 地址为 http://www.someSchool.edu/someDepartment/home.index
,当我们输入网址并点击回车时,浏览器内部会进行如下操作
- DNS服务器会首先进行域名的映射,找到访问
www.someSchool.edu
所在的地址,然后HTTP 客户端进程在 80 端口发起一个到服务器www.someSchool.edu
的 TCP 连接(80 端口是 HTTP 的默认端口)。在客户和服务器进程中都会有一个套接字
与其相连。 - HTTP 客户端通过它的套接字向服务器发送一个 HTTP 请求报文。该报文中包含了路径
someDepartment/home.index
的资源,我们后面会详细讨论 HTTP 请求报文。 - HTTP 服务器通过它的套接字接受该报文,进行请求的解析工作,并从其
存储器(RAM 或磁盘)
中检索出对象 www.someSchool.edu/someDepartment/home.index,然后把检索出来的对象进行封装,封装到 HTTP 响应报文中,并通过套接字向客户进行发送。 - HTTP 服务器随即通知 TCP 断开 TCP 连接,实际上是需要等到客户接受完响应报文后才会断开 TCP 连接。
- HTTP 客户端接受完响应报文后,TCP 连接会关闭。HTTP 客户端从响应中提取出报文中是一个 HTML 响应文件,并检查该 HTML 文件,然后循环检查报文中其他内部对象。
- 检查完成后,HTTP 客户端会把对应的资源通过显示器呈现给用户。
至此,键入网址再按下回车的全过程就结束了。上述过程描述的是一种简单的请求-响应
全过程,真实的请求-响应情况可能要比上面描述的过程复杂很多。
HTTP 请求特征
从上面整个过程中我们可以总结出 HTTP 进行分组传输是具有以下特征
- 支持客户-服务器模式
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
详解 HTTP 报文
我们上面描述了一下 HTTP 的请求响应过程,流程比较简单,但是凡事就怕认真,你这一认真,就能拓展出很多东西,比如 HTTP 报文是什么样的,它的组成格式是什么? 下面就来探讨一下
HTTP 协议主要由三大部分组成:
起始行(start line)
:描述请求或响应的基本信息;头部字段(header)
:使用 key-value 形式更详细地说明报文;消息正文(entity)
:实际传输的数据,它不一定是纯文本,可以是图片、视频等二进制数据。
其中起始行和头部字段并成为 请求头
或者 响应头
,统称为 Header
;消息正文也叫做实体,称为 body
。HTTP 协议规定每次发送的报文必须要有 Header,但是可以没有 body,也就是说头信息是必须的,实体信息可以没有。而且在 header 和 body 之间必须要有一个空行(CRLF),如果用一幅图来表示一下的话,我觉得应该是下面这样
我们使用上面的那个例子来看一下 http 的请求报文
如图,这是 http://www.someSchool.edu/someDepartment/home.index
请求的请求头,通过观察这个 HTTP 报文我们就能够学到很多东西,首先,我们看到报文是用普通 ASCII
文本书写的,这样保证人能够可以看懂。然后,我们可以看到每一行和下一行之间都会有换行,而且最后一行(请求头部后)再加上一个回车换行符。
每个报文的起始行都是由三个字段组成:方法、URL 字段和 HTTP 版本字段。
HTTP 请求方法
HTTP 请求方法一般分为 8 种,它们分别是
GET 获取资源
,GET 方法用来请求访问已被 URI 识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说,如果请求的资源是文本,那就保持原样返回;POST 传输实体
,虽然 GET 方法也可以传输主体信息,但是便于区分,我们一般不用 GET 传输实体信息,反而使用 POST 传输实体信息,- PUT 传输文件,PUT 方法用来传输文件。就像 FTP 协议的文件上传一样,要求在请求报文的主体中包含文件内容,然后保存到请求 URI 指定的位置。
但是,鉴于 HTTP 的 PUT 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,因此一般的 W eb 网站不使用该方法。若配合 W eb 应用程序的验证机制,或架构设计采用REST(REpresentational State Transfer,表征状态转移)
标准的同类 Web 网站,就可能会开放使用 PUT 方法。 - HEAD 获得响应首部,HEAD 方法和 GET 方法一样,只是不返回报文主体部分。用于确认 URI 的有效性及资源更新的日期时间等。
- DELETE 删除文件,DELETE 方法用来删除文件,是与 PUT 相反的方法。DELETE 方法按请求 URI 删除指定的资源。
- OPTIONS 询问支持的方法,OPTIONS 方法用来查询针对请求 URI 指定的资源支持的方法。
- TRACE 追踪路径,TRACE 方法是让 Web 服务器端将之前的请求通信环回给客户端的方法。
- CONNECT 要求用隧道协议连接代理,CONNECT 方法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(Secure Sockets Layer,安全套接层)
和 TLS(Transport Layer Security,传输层安全)
协议把通信内容加 密后经网络隧道传输。
我们一般最常用的方法也就是 GET 方法和 POST 方法,其他方法暂时了解即可。下面是 HTTP1.0 和 HTTP1.1 支持的方法清单
HTTP 请求 URL
HTTP 协议使用 URI 定位互联网上的资源。正是因为 URI 的特定功能,在互联网上任意位置的资源都能访问到。URL 带有请求对象的标识符。在上面的例子中,浏览器正在请求对象 /somedir/page.html
的资源。
我们再通过一个完整的域名解析一下 URL
比如 http://www.example.com:80/path/to/myfile.html?key1=value1&key2=value2#SomewhereInTheDocument
这个 URL 比较繁琐了吧,你把这个 URL 搞懂了其他的 URL 也就不成问题了。
首先出场的是 http
http://
告诉浏览器使用何种协议。对于大部分 Web 资源,通常使用 HTTP 协议或其安全版本,HTTPS 协议。另外,浏览器也知道如何处理其他协议。例如, mailto:
协议指示浏览器打开邮件客户端;ftp:
协议指示浏览器处理文件传输。
第二个出场的是 主机
www.example.com
既是一个域名,也代表管理该域名的机构。它指示了需要向网络上的哪一台主机发起请求。当然,也可以直接向主机的 IP address 地址发起请求。但直接使用 IP 地址的场景并不常见。
第三个出场的是 端口
我们前面说到,两个主机之间要发起 TCP 连接需要两个条件,主机 + 端口。它表示用于访问 Web 服务器上资源的入口。如果访问的该 Web 服务器使用HTTP协议的标准端口(HTTP为80,HTTPS为443)授予对其资源的访问权限,则通常省略此部分。否则端口就是 URI 必须的部分。
上面是请求 URL 所必须包含的部分,下面就是 URL 具体请求资源路径
第四个出场的是 路径
/path/to/myfile.html
是 Web 服务器上资源的路径。以端口后面的第一个 /
开始,到 ?
号之前结束,中间的 每一个/
都代表了层级(上下级)关系。这个 URL 的请求资源是一个 html 页面。
紧跟着路径后面的是 查询参数
?key1=value1&key2=value2
是提供给 Web 服务器的额外参数。如果是 GET 请求,一般带有请求 URL 参数,如果是 POST 请求,则不会在路径后面直接加参数。这些参数是用 & 符号分隔的键/值对
列表。key1 = value1 是第一对,key2 = value2 是第二对参数
紧跟着参数的是锚点
#SomewhereInTheDocument
是资源本身的某一部分的一个锚点。锚点代表资源内的一种“书签”,它给予浏览器显示位于该“加书签”点的内容的指示。例如,在HTML文档上,浏览器将滚动到定义锚点的那个点上;在视频或音频文档上,浏览器将转到锚点代表的那个时间。值得注意的是 # 号后面的部分,也称为片段标识符,永远不会与请求一起发送到服务器。
HTTP 版本
表示报文使用的 HTTP 协议版本。
请求头部
这部分内容只是大致介绍一下,内容较多,后面会再以一篇文章详述
在表述完了起始行之后我们再来看一下请求头部
,现在我们向上找,找到http://www.someSchool.edu/someDepartment/home.index
,来看一下它的请求头部
Host: www.someschool.edu Connection: close User-agent: Mozilla/5.0 Accept-language: fr
这个请求头信息比较少,首先 Host 表示的是对象所在的主机。你也许认为这个 Host 是不需要的,因为 URL 不是已经指明了请求对象的路径了吗?这个首部行提供的信息是 Web 代理高速缓存
所需要的。Connection: close
表示的是浏览器需要告诉服务器使用的是非持久连接
。它要求服务器在发送完响应的对象后就关闭连接。User-agent
: 这是请求头用来告诉 Web 服务器,浏览器使用的类型是 Mozilla/5.0
,即 Firefox 浏览器。Accept-language
告诉 Web 服务器,浏览器想要得到对象的法语版本,前提是服务器需要支持法语类型,否则将会发送服务器的默认版本。下面我们针对主要的实体字段进行介绍(具体的可以参考 https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP/Headers MDN 官网学习)
HTTP 的请求标头分为四种:通用标头
、请求标头
、响应标头
和 实体标头
,依次来进行详解。
通用标头
通用标头主要有三个,分别是 Date
、Cache-Control
和 Connection
Date
Date 是一个通用标头,它可以出现在请求标头和响应标头中,它的基本表示如下
Date: Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT
表示的是格林威治标准时间,这个时间要比北京时间慢八个小时
Cache-Control
Cache-Control 是一个通用标头,他可以出现在请求标头和响应标头中,Cache-Control 的种类比较多,虽然说这是一个通用标头,但是有一些特性是请求标头具有的,有一些是响应标头才有的。主要大类有 可缓存性
、阈值性
、 重新验证并重新加载
和其他特性
可缓存性是唯一响应标头才具有的特性,我们会在响应标头中详述。
阈值性,这个我翻译可能不准确,它的原英文是 Expiration,我是根据它的值来翻译的,你看到这些值可能会觉得我翻译的有点道理
max-age
: 资源被认为仍然有效的最长时间,与Expires
不同,这个请求是相对于 request标头的时间,而 Expires 是相对于响应标头。(请求标头)s-maxage
: 重写了 max-age 和 Expires 请求头,仅仅适用于共享缓存,被私有缓存所忽略(这块不理解,看完响应头的 Cache-Control 再进行理解)(请求标头)max-stale
:表示客户端将接受的最大响应时间,以秒为单位。(响应标头)min-fresh
: 表示客户端希望响应在指定的最小时间内有效。(响应标头)
Connection
Connection 决定当前事务(一次三次握手和四次挥手)完成后,是否会关闭网络连接。Connection 有两种,一种是持久性连接
,即一次事务完成后不关闭网络连接
Connection: keep-alive
另一种是非持久性连接
,即一次事务完成后关闭网络连接
Connection: close
HTTP1.1 其他通用标头如下