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http 二进制_计算机网络-HTTP

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HTTP请求

当我们通过DNS解析获取到对应的服务IP地址，接下来就可以进行HTTP请求了。

那么什么是HTTP请求呢？HTTP请求本质上

是把HTTP报文通过被包裹在TCP报文内的方式，发送到服务端指定端口的过程。

TCP概念我们之后会说，这里首先简单的介绍一下HTTP请求的基础概念：

请求报文

和

响应报文

请求报文

当我们发出一个HTTP请求时，我们的HTTP请求可以用下图来概括

89ee7e8538bcc8cec6300d90569a2006.png

其中1，2，3为请求行，4为请求头，5为请求体。所以我们把HTTP请求组成是这样的

871a3c27ab463cf04d1e333b9ecdd439.png

值得我们注意的是：1.

请求行中的请求协议版本

。（不同的http版本会有不同的特性，我们做优化时需要考虑到http协议的特性去做）2.

请求头中的客户端信息

。（我们之后做HTTP缓存的优化时就要应用到这里的相关属性），这里我们只需要对应请求报文有个大概的了解即可。

响应报文

当我们的服务器收到请求时，会给我们返回一些信息，这就是HTTP的响应报文。响应报文和我们的请求报文类似，它大概长这个样子

4857c6113925797fff4072b5d14eb4c8.png

其中1、2为响应行，3为响应头，4为响应体，看起来和HTTP请求报文的结构类似，HTTP响应组成是这样的

7777af3b3f373fd796128fe5cb119e02.png

这里我们需要注意的：1.

状态码&状态描述

。（这里可以快速定位分析多种响应状态）2.

响应头中的服务端信息

。（我们之后做HTTP缓存的优化时也要应用到这里的相关属性）

其实我们HTTP基本上就由

HTTP请求

与

HTTP响应

两部分组成。目前我们对于HTTP请求报文和响应报文已经有一个比较简单的大体认知，之后我们讲把之前提到的几个关键点逐步展开进行分析。另外HTTP还有一个兄弟叫HTTPS，我们也会介绍一下HTTPS的实现原理。所以基本上HTTP这里的知识点有以下几部分：

  • HTTP协议版本特征，以及HTTP不同版本协议的区别
  • 结合HTTP请求头与响应头进行HTTP缓存策略
  • HTTP状态码与状态描述
  • HTTPS

HTTP版本区别

HTTP 0.9

只支持GET请求、只响应HTML文件，无状态码和错误代码


HTTP 0.9

HTML文档传输 

<!-- HTTP Request -->
GET /mypage.html
<!-- HTTP Response -->
<HTML>
这是一个非常简单的HTML页面
</HTML>

HTTP 1.0

相比于0.9，1.0版本在可用性上做了极大的拓展，新增特性如下：

  1. 在请求头中增加版本协议信息用来区别HTTP版本
  2. 新增状态码
  3. 新增HTTP头
  4. 由于新增的HTTP头中的Content-Type可以指定其他的文本解析方式，所以可以传输HTML类型之外的文件


HTTP 1.0

HTML文档传输 

<!-- HTTP Request -->
GET /mypage.html HTTP/1.0
User-Agent: NCSA_Mosaic/2.0 (Windows 3.1)
<!-- HTTP Response -->
200 OK
Date: Tue, 15 Nov 1994 08:12:31 GMT
Server: CERN/3.0 libwww/2.17
Content-Type: text/html
<HTML> 
一个包含图片的页面
  <IMG SRC="/myimage.gif">
</HTML>


HTML 1.0

其他文件传输（此处以图片为例） 

<!-- HTTP Request -->
GET /myimage.gif HTTP/1.0
User-Agent: NCSA_Mosaic/2.0 (Windows 3.1)
<!-- HTTP Response -->
200 OK
Date: Tue, 15 Nov 1994 08:12:32 GMT
Server: CERN/3.0 libwww/2.17
Content-Type: text/gif
(这里是图片内容)

HTTP 1.1


HTTP 1.0

由于实现方式不一致导致在各个地方使用混乱，为了解决一致性问题，

HTTP 1.1

版本发布，这也是我们目前最常见的HTTP版本。


HTTP 1.1

版本相比于1.0版本，不仅消除了大量歧义内容，同时也引进了如下的功能改进。

  1. 持久化链接（支持TCP链接复用）
  2. 支持管线化技术（pipelining：在上一个请求响应之前可以发送第二个请求）但可惜的是只存在理论阶段，并没有被实现支持
8bf28bea879dfb19bb14c906b609ed51.png
  1. 支持响应分块：chunked
  2. 支持额外的缓存控制特性
  3. If-Modefied-Since
  4. If-Unmodified-Since
  5. If-Match
  6. If-None-Match
  7. ET-tag
  8. 支持内容协商机制（客户端和服务端之间按照最合适的

    语言

    、

    编码

    、

    类型

    进行传输）：Accept-XXX
  9. 支持Host头（这个功能使不同的域名可以配置在同一个IP服务器下面）：Host


HTTP 1.1

传输 

<!-- HTTP Request -->
GET /en-US/docs/Glossary/Simple_header HTTP/1.1
Host: developer.mozilla.org
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.9; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Referer: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Simple_header
<!-- HTTP Response -->
200 OK
Connection: Keep-Alive
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Date: Wed, 20 Jul 2016 10:55:30 GMT
Etag: "547fa7e369ef56031dd3bff2ace9fc0832eb251a"
Keep-Alive: timeout=5, max=1000
Last-Modified: Tue, 19 Jul 2016 00:59:33 GMT
Server: Apache
Transfer-Encoding: chunked
Vary: Cookie, Accept-Encoding

REST：也是因为HTTP拓展到Web应用，原来HTTP只读（其他逻辑都在服务器）的方式已经不能被满足了。所以新的HTTP使用模式（representational state transfer）被设计出来，它让我们可以通过不同的请求方式（API）来查看/操作数据，而不是服务器进行修改，这就是我们的REST模式

HTTP 2.0

由于网页应用的复杂度越来越高，更多的请求被使用HTTP协议进行传输。而使用

HTTP 1.1

面对一些场景会有着性能问题，比如说：


  1. 队头阻塞

    ：HTTP 1.1无法通过单个链接进行并发请求，所以浏览器需要开启多个链接加快进程。

  2. 昂贵的链接

    ：由于1和浏览器的域名链接限制，导致网站请求资源的性能瓶颈。

  3. HTTP管线化

    ：当有一个大/慢的请求，使用管线化技术会导致后续请求都受影响。

HTTP管线化瓶颈：就像在超市收银台或者银行柜台排队时一样，你并不知道前面的

顾客

是干脆利索的还是会跟收银员/柜员磨蹭到世界末日（不管怎么说，服务器（即收银员/柜员）是要按照顺序处理请求的，如果

前一个请求非常耗时（顾客磨蹭）

，那么后续请求都会受到影响。

为了解决这些问题，

HTTP 2.0

应运而生，

HTTP 2.0

拥有以下特性：

  1. 二进制分帧（由文本协议转化为二进制协议）
  2. 多路复用（并行的请求可以在同一链接中进行，解除了

    HTTP 1.x

    的顺序和阻塞约束）
  3. 压缩headers（去除了传输重复数据，比如协议之类的只会传输一次）
  4. 支持服务器推送缓存
  5. 支持Alt-Svc（允许给定资源的位置和资源鉴定），允许更智能的CDN缓冲机制
  6. 支持Client-Hints（通过传输屏幕分辨率、设备尺寸… 传输合适的响应式资源，如：对应图片资源）
  7. cookie引入安全前缀以保证cookie没有被修改过

其中最重要的特性就是

多路复用

，它解决了

HTTP 1.1

中的队头阻塞问题。那么

HTTP 2.0

的多路复用是如何实现的呢？

首先明确一个概念：HTTP 2.0的

多路复用

和HTTP 1.1开启

keep-alive

是不一样的，keep-alive虽然开启之后也可以使用一条TCP链接，但是本质上还是属于一问一答的形式，也就是一条传输完才可以传输下一条。而HTTP 2.0中的

多路复用

就不一样了，多路复用可以并发好几个请求在一条TCP链接中进行传输，也就是一个域名下面的多个资源一起请求和传输。

那么聪明的小伙伴一定有问题了：那么多条请求传输，

HTTP 2.0

是如何做到数据不会相互污染呢？这就要得益于HTTP 2.0的两个重要概念：帧(frame)和流(steam)。

这是HTTP帧：

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这是HTTP流：

59332ea5fb665cd7c9462532456749fb.png

我们之前有说过

HTTP 2.0讲文本协议转化为二进制协议

，我们的

HTTP 2.0

传输就是基于二进制帧的。在

HTTP 2.0

中每条TCP链接里面会存在多条双向数据流，里面的每个数据流都会有一个唯一标识和优先级。而流里面就是由我们的二进制帧组成，二进制帧里面会有头部信息标识来标明自己属于哪一条数据流。

通过这个技术，可以避免 HTTP 旧版本中的队头阻塞问题，极大的提高传输性能。


那为什么HTTP1.1版本不可以呢？

原因是：HTTP/1.1 不是二进制传输，而是通过文本进行传输。由于没有流的概念，在使用并行传输（多路复用）传递数据时，接收端在接收到响应后，并不能区分多个响应分别对应的请求，所以无法将多个响应的结果重新进行组装，也就实现不了多路复用。

HTTPS

从上面我们可以看到HTTP协议随着不断的演进，传输的效率变得越来越高。但是除了提高传输效率，我们的传输安全性也是一个不可忽略的大问题，我们之前在介绍HTTP请求时曾说过：

HTTP请求本质上

是把HTTP报文通过被包裹在TCP报文内的方式，发送到服务端指定端口的过程。


那么如果我们的请求被拦截，HTTP报文就会被读取/修改，就会导致我们的信息泄露。

为了避免这种情况的发生，我们想到了一个方法：

把HTTP报文先进行一次加密（SSL/TSL），然后再把加密后的HTTP报文放进TCP报文中，这样就算是请求被拦截，但是由于HTTP报文已经被加密，别人也就获取不到我们的真实信息了

，这就是HTTPS。

SSL和TSL的加密方式分为：对称加密和非对称加密，其中原理会涉及到私钥、公钥的概念。想要更详细的了解可以参考这里

HTTP状态码与状态描述

HTTP状态码是HTTP中很重要的概念知识，通过HTTP状态码的返回我们可以快速的定位响应状态，接下来我们大体的对于状态码进行一个大体介绍：

  • 1XX：消息，代表进行中状态
  • 100：表明部分请求服务器已接收，需继续发送剩余响应
  • 2XX：已完成状态
  • 200：成功
  • 202：成功但未处理
  • 204：成功但无返回
  • 3XX：转发/重定向
  • 301：永久移动的转发/重定向
  • 302：临时移动的转发/重定向
  • 304：not Modified未修改，缓存
  • 4XX：请求/客户端错误
  • 400：服务器不理解请求语法
  • 403：服务器拒绝访问
  • 404：资源找不到
  • 412：未满足前提条件
  • 5XX：服务端错误
  • 500：未知错误
  • 503：服务器过载/维护中

HTTP缓存

试想一下，如果客户端发起的每个请求都需要服务器进行计算响应，那并发数将会收到极大的限制。此时缓存可以说是一个十分重要的优化手段，合理的缓存策略可以极大的减少请求的开销。接下来我们就来介绍一下HTTP缓存。

宏观上HTTP缓存可以分为两大类：

私有缓存（强缓存）

和

共享缓存（协商缓存）

。

私有缓存可以大致理解为是我们本地浏览器所做的缓存，当这个窗口被关闭后里面的缓存就失效了，由于这个缓存是存在于我们本地的浏览器中，并不一定与别人的客户端进行共享，所以叫做私有缓存。

而共享缓存可以理解为是服务器的缓存，无论是哪个用户请求回来都会读取这部分缓存内容，所以叫做共享缓存。

私有缓存

  • Pragma：HTTP 1.0中的缓存兼容字段
  • Expires：缓存有效时间，会与本机时间进行对比，超出则请求资源（但是由于对比的是本机时间，所以不一定准确）


Expires: Wed ,21 Oct 2015 07:28:00 GMT

  • 当

    Expires

    为0，则表示资源已过期
  • 若存在

    Cache-Control

    头且值为

    max-age

    或

    s-max-age

    ，则Expires字段失效
  • Cache-Control：缓存策略
  • no-store：无缓存
  • no-cache：缓存，但是需要服务器验证（验证Last-Modified、ETag等字段）
  • max-age：相对过期时间，单位为s

共享缓存

  • （响应）Last-Modified：文件的最后修改时间
  • （请求）If-Modified-Since：比较资源最后的更新时间是否一致，一致304，不一致200
  • （请求）If-Unmodified-Since：日期之后，且未更新才接受，否则412（断点续传）
  • （响应）Etag：资源特定标识
  • （请求）If-Match：比较Etag是否一致，一致200，不一致412
  • （请求）If-None-Match：比较Etag是否不一致，不一致200，一致304

缓存优先级

私有缓存 > 共享缓存

Cache-Control > Expires > Pragma > Tag > Last-Modified

引用

https://www.zhihu.com/question/306768582/answer/595200654

https://github.com/Advanced-Frontend/Daily-Interview-Question/issues/14

https://segmentfault.com/a/1190000020801458?utm_source=tag-newest