HTTP 协议入门

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了HTTP 协议入门相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

HTTP 协议入门

1.HTTP 是基于 TCP/IP 协议的应用层协议。

2.最开始的版本0.9版:

  • 只有一个命令GET;
  • 服务器只能回应html格式的字符串,不能回应别的格式;
  • 服务器发送完毕,就关闭TCP连接。

3.HTTP/1.0 版本

  • 简介:
    1.可以传输文字、图像、视频、二进制文件
    2.除了GET命令,还引入了POST命令和HEAD命令,丰富了浏览器与服务器的互动手段。
    3.HTTP请求和回应的格式改变:包括数据部分和头信息(HTTP header),头信息用来描述一些元数据。
    4.新增功能:状态码(status code)、多字符集支持、多部分发送(multi-part type)、权限(authorization)、缓存(cache)、内容编码(content encoding)等
  • 请求格式:
    第一行是请求命令,必须在尾部添加协议版本(HTTP/1.0)。后面就是多行头信息,描述客户端的情况。
GET / HTTP/1.0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*
  • 回应格式
    回应的格式是"头信息 + 一个空行(\\r\\n) + 数据"。其中,第一行是"协议版本 + 状态码(status code) + 状态描述"。
HTTP/1.0 200 OK 
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84

<html>
  <body>Hello World</body>
</html>
  • Content-Type 字段
    关于字符的编码,1.0版规定,头信息必须是 ASCII 码,后面的数据可以是任何格式。因此,服务器回应的时候,必须告诉客户端,数据是什么格式,这就是Content-Type字段的作用。常见的Content-Type字段的值:
text/plain
text/html
text/css
image/jpeg
image/png
image/svg+xml
audio/mp4
video/mp4
application/javascript
application/pdf
application/zip
application/atom+xml
  • Content-Encoding 字段
    由于发送的数据可以是任何格式,因此可以把数据压缩后再发送。Content-Encoding字段说明数据的压缩方法。
Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate

客户端在请求时,用Accept-Encoding字段说明自己可以接受哪些压缩方法

Accept-Encoding: gzip, deflate
  • 缺点:
    1.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。
    2.TCP连接的新建成本很高,因为需要客户端和服务器三次握手,并且开始时发送速率较慢(slow start)。所以,HTTP 1.0版本的性能比较差。随着网页加载的外部资源越来越多,这个问题就愈发突出了。
    3.为了解决这个问题,有些浏览器在请求时,用了一个非标准的Connection字段:Connection: keep-alive。但是,这不是标准字段,不同实现的行为可能不一致,因此不是根本的解决办法。

4.HTTP/1.1

  • 持久连接:
    1.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。
    2.客户端和服务器发现对方一段时间没有活动,就可以主动关闭连接。不过,规范的做法是,客户端在最后一个请求时,发送Connection: close,明确要求服务器关闭TCP连接。
  • 管道机制
    引入了管道机制(pipelining),即在同一个TCP连接里面,客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率。(例如客户端需要请求两个资源。以前的做法是,在同一个TCP连接里面,先发送A请求,然后等待服务器做出回应,收到后再发出B请求。管道机制则是允许浏览器同时发出A请求和B请求,但是服务器还是按照顺序,先回应A请求,完成后再回应B请求。)
  • Content-Length 字段
    1.一个TCP连接现在可以传送多个回应,势必就要有一种机制,区分数据包是属于哪一个回应的。这就是Content-length字段的作用,声明本次回应的数据长度。Content-Length: 3495代码告诉浏览器,本次回应的长度是3495个字节,后面的字节就属于下一个回应了。
    2.在1.0版中,Content-Length字段不是必需的,因为浏览器发现服务器关闭了TCP连接,就表明收到的数据包已经全了。
  • 分块传输编码
    1.使用Content-Length字段的前提条件是,服务器发送回应之前,必须知道回应的数据长度。对于一些很耗时的动态操作来说,这意味着,服务器要等到所有操作完成,才能发送数据,显然这样的效率不高。更好的处理方法是,产生一块数据,就发送一块,采用"流模式"(stream)取代"缓存模式"(buffer)。
    2.每个非空的数据块之前,会有一个16进制的数值,表示这个块的长度。最后是一个大小为0的块,就表示本次回应的数据发送完了。
  • 其他功能
    1.新增了许多动词方法:PUT、PATCH、HEAD、 OPTIONS、DELETE。
    2.客户端请求的头信息新增了Host字段,用来指定服务器的域名Host: www.example.com有了Host字段,就可以将请求发往同一台服务器上的不同网站,为虚拟主机的兴起打下了基础。
  • 缺点
    1.同一个TCP连接里面,所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个回应,才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢,后面就会有许多请求排队等着。这称为"队头堵塞"(Head-of-line blocking)。
    2.为了避免这个问题,只有两种方法:一是减少请求数,二是同时多开持久连接。这导致了很多的网页优化技巧,比如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片(domain sharding)等等。如果HTTP协议设计得更好一些,这些额外的工作是可以避免的。

5.SPDY 协议

  • SPDY 协议,主要解决 HTTP/1.1 效率不高的问题
  • 作为HTTP/2 的基础,主要特性都在 HTTP/2 之中得到继承。

6.HTTP/2

  • 二进制协议

1.HTTP/1.1 版的头信息肯定是文本(ASCII编码),数据体可以是文本,也可以是二进制。
2.HTTP/2 则是一个彻底的二进制协议,头信息和数据体都是二进制,并且统称为"帧"(frame):头信息帧和数据帧。二进制协议的好处是可以定义额外的帧,方便解析数据。

  • 多工

HTTP/2 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,而且不用按照顺序一一对应,这样就避免了"队头堵塞"。(例如在一个TCP连接里面,服务器同时收到了A请求和B请求,于是先回应A请求,结果发现处理过程非常耗时,于是就发送A请求已经处理好的部分, 接着回应B请求,完成后,再发送A请求剩下的部分。)

  • 数据流

1.因为 HTTP/2 的数据包是不按顺序发送的,同一个连接里面连续的数据包,可能属于不同的回应。因此,必须要对数据包做标记,指出它属于哪个回应。
2.HTTP/2 将每个请求或回应的所有数据包,称为一个数据流(stream)。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送的时候,都必须标记数据流ID,用来区分它属于哪个数据流。另外还规定,客户端发出的数据流,ID一律为奇数,服务器发出的,ID为偶数。
3.数据流发送到一半的时候,客户端和服务器都可以发送信号(RST_STREAM帧),取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法,就是关闭TCP连接。这就是说,HTTP/2 可以取消某一次请求,同时保证TCP连接还打开着,可以被其他请求使用。
4.客户端还可以指定数据流的优先级。优先级越高,服务器就会越早回应。

  • 头信息压缩

1.HTTP 协议不带有状态,每次请求都必须附上所有信息。所以,请求的很多字段都是重复的,比如Cookie和User Agent,一模一样的内容,每次请求都必须附带,这会浪费很多带宽,也影响速度。
2.HTTP/2 对这一点做了优化,引入了头信息压缩机制(header compression)。一方面,头信息使用gzip或compress压缩后再发送;另一方面,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,以后就不发送同样字段了,只发送索引号,这样就提高速度了。

  • 服务器推送

HTTP/2 允许服务器未经请求,主动向客户端发送资源,这叫做服务器推送(server push)。(例如客户端请求一个网页,这个网页里面包含很多静态资源。正常情况下,客户端必须收到网页后,解析HTML源码,发现有静态资源,再发出静态资源请求。其实,服务器可以预期到客户端请求网页后,很可能会再请求静态资源,所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了。)

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