深入理解HTTP协议
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一、Web和网络基础
1、使用HTTP协议访问Web
- 客户端: 通过发送请求获取服务器资源的 Web 浏览器等,都可称为客户端( client )。
- Web 使用一种名为 HTTP (
HyperText Transfer Protocol
,超文本传输协议)的协议作为规范,完成从客户端到服务器端等一系列运作流程。而协议是指规则的约定。Web是建立在Http协议上通信的;
2、TCP/IP
TCP/IP 协议族按层次分别分为以下 4 层:应用层、传输层、网络层和数据链路层;
- 应用层: TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务。比如, FTP ( File Transfer Protocol ,文件传输协议)和 DNS ( Domain Name System ,域名系统)服务就是其中两类。HTTP 协议也处于该层。
- 传输层: 传输层对上层应用层,提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议: TCP ( Transmission Control Protocol ,传输控制协议)和 UDP ( User Data Protocol ,用户数据报协议);
- 网络层: 网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径(所谓的传输路线)到达对方计算机,并把数据包传送给对方。
- 数据链路层: 用来处理连接网络的硬件部分。
通信传输流:
传输过程:
利用 TCP/IP 协议族进行网络通信时,会通过分层顺序与对方进行通信。
发送端从应用层往下走,接收端则往应用层往上走。
我们用 HTTP 举例来说明,首先作为发送端的客户端在应用层( HTTP 协议)发出一个想看某个 Web 页面的HTTP 请求。
接着,为了传输方便,在传输层( TCP 协议)把从应用层处收到的数据( HTTP 请求报文)进行分割,并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。
在网络层( IP 协议),增加作为通信目的地的 MAC 地址后转发给链路层。这样一来,发往网络的通信请求就准备齐全了。
接收端的服务器在链路层接收到数据,按序往上层发送,一直到应用层。当传输到应用层,才能算真正接收到由客户端发送过来的 HTTP请求。
发送端在层与层之间传输数据时,每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之,接收端在层与层传输数据时,每经过一层时会把对应的首部消去。
这种把数据信息包装起来的做法称为封装( encapsulate )。
3、IP、TCP和DNS
1)、IP(负责传输)
按层次分, IP ( Internet Protocol )网际协议位于网络层。几乎所有使用网络的系统都会用到 IP 协议。
可能有人会把 “IP” 和 “IP 地址 ” 搞混, “IP” 其实是一种协议的名称。
- IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里,则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC地址( Media Access Control Address )。
- IP 地址指明了节点被分配到的地址, MAC 地址是指网卡所属的固定地址。 IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。 IP 地址可变换,但 MAC地址基本上不会更改。
使用 ARP 协议凭借 MAC 地址进行通信
- IP 间的通信依赖 MAC 地址。在网络上,通信的双方在同一局域网( LAN )内的情况是很少的,通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时,会利用下一站中转设备的 MAC地址来搜索下一个中转目标。这时,会采用 ARP 协议( Address Resolution Protocol )。
- ARP 是一种用以解析地址的协议,根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址。没有人能够全面掌握互联网中的传输状况,在到达通信目标前的中转过程中,那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输路线。这种机制称为路由选择( routing )。
路由选择:有点像快递公司的送货过程。想要寄快递的人,只要将自己的货物送到集散中心,就可以知道快递公司是否肯收件发货,该快递公司的集散中心检查货物的送达地址,明确下站该送往哪个区域的集散中心。接着,那个区域的集散中心自会判断是否能送到对方的家中。
2)、TCP协议(确保可靠性)
按层次分, TCP 位于传输层,提供可靠的字节流服务。
- 所谓的字节流服务( Byte Stream Service )是指,为了方便传输,将大块数据分割成以报文段( segment )为单位的数据包进行管理;
- 而可靠的传输服务是指,能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之,TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割,而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。确保数据能到达目标;
为了准确无误地将数据送达目标处, TCP 协议采用了三次握手( three-way handshaking )策略。
- 用 TCP 协议把数据包送出去后, TCP不会对传送后的情况置之不理,它一定会向对方确认是否成功送达。
- 握手过程中使用了 TCP 的标志( flag ) —— SYN ( synchronize ) 和ACK ( acknowledgement )。发送端首先发送一个带 SYN 标志的数据包给对方。接收端收到后,回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包以示传达确认信息。最后,发送端再回传一个带 ACK 标志的数据包,代表 “ 握手 ” 结束。
若在握手过程中某个阶段莫名中断, TCP 协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包。
3)、DNS(负责域名解析)
DNS ( Domain Name System )服务是和 HTTP 协议一样位于应用层的协议。它提供域名到 IP 地址之间的解析服务。
用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机,而不是直接通过 IP地址访问。因为与 IP 地址的一组纯数字相比,用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。
为了解决上述的问题, DNS 服务应运而生。 DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址,或逆向从 IP 地址反查域名的服务。
4)、各种协议与Http协议的关系
5、URI和URL
与 URI (统一资源标识符)相比,我们更熟悉 URL ( UniformResource Locator ,统一资源定位符)。
URL 正是使用 Web 浏览器等访问 Web 页面时需要输入的网页地址。
1)、URI(统一资源标识符)
URI 是 Uniform Resource Identifier 的缩写。
Uniform
规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源,而不用根据上下文环境来识别资源指定的访问方式。另外,加入新增的协议方案(如http: 或 ftp: )也更容易。
Resource
资源的定义是 “ 可标识的任何东西 ” 。除了文档文件、图像或服务(例如当天的天气预报)等能够区别于其他类型的,全都可作为资源。另外,资源不仅可以是单一的,也可以是多数的集合体。
Identifier
表示可标识的对象。也称为标识符。
URI 就是由某个协议方案表示的资源的定位标识符。协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称。采用 HTTP 协议时,协议方案就是 http 。除此之外,还有 ftp 、mailto 、 telnet 、 file
等。标准的 URI 协议方案有 30 种左右。
URI 用字符串标识某一互联网资源,而 URL 表示资源的地点(互联网上所处的位置)。可见 URL 是 URI 的子集。
" RFC3986:统一资源标识符( URI )通用语法 " 中列举了几种 URI 例子,如下所示。
ftp://ftp.is.co.za/rfc/rfc1808.txt
http://www.ietf.org/rfc/rfc2396.txt
ldap://[2001:db8::7]/c=GB?objectClass?one
mailto:John.Doe@example.com
news:comp.infosystems.www.servers.unix
tel:+1-816-555-1212
telnet://192.0.2.16:80/
urn:oasis:names:specification:docbook:dtd:xml:4.1.2
2)、URI格式
表示指定的 URI ,要使用涵盖全部必要信息的绝对 URI 、绝对 URL 以及相对 URL 。相对 URL ,是指从浏览器中基本 URI 处指定的 URL ,形如 /image/logo.gif
。
绝对 URI 的格式如下:
使用 http:
或https:
等协议方案名获取访问资源时要指定协议类型。不区分字母大小写,最后附一个冒号( :
)。也可使用 data: 或 javascript: 这类指定数据或脚本程序的方案名。
- 登录信息(认证): 指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时必要的登录信息(身份认证)。此项是可选项。
- 服务器地址 : 使用绝对 URI 必须指定待访问的服务器地址。地址可以是类似
baidu.com
这种 DNS 可解析的名称,或是 192.168.1.1 这类 IPv4 地址名,还可以是[0:0:0:0:0:0:0:1]
这样用方括号括起来的 IPv6 地址名。 - 服务器端口号 : 指定服务器连接的网络端口号。此项也是可选项,若用户省略则自动使用默认端口号。
- 带层次的文件路径 : 指定服务器上的文件路径来定位特指的资源。这与 UNIX 系统的文件目录结构相似。
- 查询字符串 : 针对已指定的文件路径内的资源,可以使用查询字符串传入任意参数。此项可选。
- 片段标识符 : 使用片段标识符通常可标记出已获取资源中的子资源(文档内的某个位置)。但在 RFC 中并没有明确规定其使用方法。该项也为可选项。
会当凌绝顶,一览众山小
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