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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