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漫谈 HTTP 协议

发布于: 2021 年 01 月 28 日
漫谈HTTP协议

1. HTTP 简介

         HTTP 协议(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)是用于从 WWW 服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。

         在了解 HTTP 如何工作之前,我们先了解计算机之间的通信。

2. 计算机相互之间的通信

        互联网的关键技术就是 TCP/IP 协议。两台计算机之间的通信是通过 TCP/IP 协议在因特网上进行的。实际上这个是两个协议:


TCP : Transmission Control Protocol 传输控制协议

IP:Internet Protocol  网际协议。


        IP:计算机之间的通信

        IP 协议是计算机用来相互识别的通信的一种机制,每台计算机都有一个 IP.用来在 internet 上标识这台计算机。  IP 负责在因特网上发送和接收数据包。通过 IP,消息(或者其他数据)被分割为小的独立的包,并通过因特网在计算机之间传送。IP 负责将每个包路由至它的目的地。

        IP 协议仅仅是允许计算机相互发消息,但它并不检查消息是否以发送的次序到达而且没有损坏(只检查关键的头数据)。为了提供消息检验功能,直接在 IP 协议上设计了传输控制协议 TCP.


       TCP : 应用程序之间的通信

       TCP 确保数据包以正确的次序到达,并且尝试确认数据包的内容没有改变。TCP 在 IP 地址之上引端口(port),它允许计算机通过网络提供各种服务。一些端口号为不同的服务保留,而且这些端口号是众所周知。

       服务或者守护进程:在提供服务的机器上,有程序监听特定端口上的通信流。例如大多数电子邮件通信流出现在端口 25 上,用于 wwww 的 HTTP 通信流出现在 80 端口上。

       当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时,它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后,TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信,占用两个计算机之间整个的通信线路。TCP 用于从应用程序到网络的数据传输控制。TCP 负责在数据传送之前将它们分割为 IP 包,然后在它们到达的时候将它们重组。

       TCP/IP 就是 TCP 和 IP 两个协议在一起协同工作,有上下层次的关系。

       TCP 负责应用软件(比如你的浏览器)和网络软件之间的通信。IP 负责计算机之间的通信。TCP 负责将数据分割并装入 IP 包,IP 负责将包发送至接受者,传输过程要经 IP 路由器负责根据通信量、网络中的错误或者其他参数来进行正确地寻址,然后在它们到达的时候重新组合它们。


3. HTTP 协议所在的协议层

      HTTP 是基于 TCP 协议之上的。在 TCP/IP 协议参考模型的各层对应的协议如下图,其中 HTTP 是应用层的协议。



4. HTTP 请求响应模型


       HTTP 由请求和响应构成,是一个标准的客户端服务器模型(B/S)。HTTP 协议永远都是客户端发起请求,服务器回送响应。见下图:



       HTTP 是一个无状态的协议。无状态是指客户机(Web 浏览器)和服务器之间不需要建立持久的连接,这意味着当一个客户端向服务器端发出请求,然后服务器返回响应(response),连接就被关闭了,在服务器端不保留连接的有关信息.HTTP 遵循请求(Request)/应答(Response)模型。客户机(浏览器)向服务器发送请求,服务器处理请求并返回适当的应答。所有 HTTP 连接都被构造成一套请求和应答。

5. HTTP 工作过程


     1 ) 、地址解析

     如用客户端浏览器请求这个页面:http://localhost.com:8080/index.htm

     从中分解出协议名、主机名、端口、对象路径等部分,对于我们的这个地址,解析得到的结果如下:

     协议名:http

     主机名:localhost.com

     端口:8080

     对象路径:/index.htm

     在这一步,需要域名系统 DNS 解析域名 localhost.com,得主机的 IP 地址。


     2)、封装 HTTP 请求数据包

     把以上部分结合本机自己的信息,封装成一个 HTTP 请求数据包


     3)、封装成 TCP 包,建立 TCP 连接(TCP 的三次握手)

       在 HTTP 工作开始之前,客户机(Web 浏览器)首先要通过网络与服务器建立连接,该连接是通过 TCP 来完成的,该协议与 IP 协议共同构建 Internet,即著名的 TCP/IP 协议族,因此 Internet 又被称作是 TCP/IP 网络。HTTP 是比 TCP 更高层次的应用层协议,根据规则,只有低层协议建立之后才能,才能进行更层协议的连接,因此,首先要建立 TCP 连接,一般 TCP 连接的端口号是 80。这里是 8080 端口


     4)客户机发送请求命令

       建立连接后,客户机发送一个请求给服务器,请求方式的格式为:统一资源标识符(URL)、协议版本号,后边是 MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和可内容。


     5)服务器响应

     服务器接到请求后,给予相应的响应信息,其格式为一个状态行,包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码,后边是 MIME 信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。

        实体消息是服务器向浏览器发送头信息后,它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束,接着,它就以 Content-Type 应答头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据


     6)服务器关闭 TCP 连接

     一般情况下,一旦 Web 服务器向浏览器发送了请求数据,它就要关闭 TCP 连接,然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码   

Connection:keep-alive
复制代码

    TCP 连接在发送后将仍然保持打开状态,于是,浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间,还节约了网络带宽。


6. HTTP 协议栈中各层数据流    

        首先我们看看客户端请求的时候,数据在各层协议的数据组织如下图:



         

       而服务器解析客户机请求就是反向操作的过程,如下图:


           

       客户机发起一次请求的时候:

       客户机会将请求封装成 http 数据包-->封装成 Tcp 数据包-->封装成 Ip 数据包--->封装成数据帧--->硬件将帧数据转换成 bit 流(二进制数据)-->最后通过物理硬件(网卡芯片)发送到指定地点。

       服务器硬件首先收到 bit 流....... 然后转换成 ip 数据包。于是通过 ip 协议解析 Ip 数据包,然后又发现里面是 tcp 数据包,就通过 tcp 协议解析 Tcp 数据包,接着发现是 http 数据包通过 http 协议再解析 http 数据包得到数据。


—— END ——

作者:架构精进之路,专注软件架构研究,技术学习与个人成长,关注并私信我回复“01”,送你一份程序员成长进阶大礼包。


Thanks for reading!


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坚持分享接地气儿的架构技术文章! 2018.02.26 加入

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