CS-Notes/notes/HTTP.md
2018-03-14 10:58:12 +08:00

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<!-- GFM-TOC -->
* [基础概念](#基础概念)
* [Web 基础](#web-基础)
* [URL](#url)
* [请求和响应报文](#请求和响应报文)
* [HTTP 方法](#http-方法)
* [GET获取资源](#get获取资源)
* [POST传输实体主体](#post传输实体主体)
* [HEAD获取报文首部](#head获取报文首部)
* [PUT上传文件](#put上传文件)
* [PATCH对资源进行部分修改](#patch对资源进行部分修改)
* [DELETE删除文件](#delete删除文件)
* [OPTIONS查询支持的方法](#options查询支持的方法)
* [CONNECT要求用隧道协议连接代理](#connect要求用隧道协议连接代理)
* [TRACE追踪路径](#trace追踪路径)
* [HTTP 状态码](#http-状态码)
* [2XX 成功](#2xx-成功)
* [3XX 重定向](#3xx-重定向)
* [4XX 客户端错误](#4xx-客户端错误)
* [5XX 服务器错误](#5xx-服务器错误)
* [HTTP 首部](#http-首部)
* [通用首部字段](#通用首部字段)
* [请求首部字段](#请求首部字段)
* [响应首部字段](#响应首部字段)
* [实体首部字段](#实体首部字段)
* [具体应用](#具体应用)
* [Cookie](#cookie)
* [缓存](#缓存)
* [持久连接](#持久连接)
* [编码](#编码)
* [分块传输](#分块传输)
* [多部分对象集合](#多部分对象集合)
* [范围请求](#范围请求)
* [内容协商](#内容协商)
* [虚拟主机](#虚拟主机)
* [通信数据转发](#通信数据转发)
* [HTTPs](#https)
* [加密](#加密)
* [认证](#认证)
* [完整性](#完整性)
* [各版本比较](#各版本比较)
* [HTTP/1.0 与 HTTP/1.1 的区别](#http10-与-http11-的区别)
* [HTTP/1.1 与 HTTP/2.0 的区别](#http11-与-http20-的区别)
* [参考资料](#参考资料)
<!-- GFM-TOC -->
# 基础概念
## Web 基础
- HTTPHyperText Transfer Protocol超文本传输协议
- WWWWorld Wide Web的三种技术HTML、HTTP、URL。
- RFCRequest for Comments征求修正意见书互联网的设计文档。
## URL
- URIUniform Resource Indentifier统一资源标识符
- URLUniform Resource Locator统一资源定位符
- URNUniform Resource Name统一资源名称例如 urn:isbn:0-486-27557-4 。
URI 包含 URL 和 URN目前 WEB 只有 URL 比较流行,所以见到的基本都是 URL。
<div align="center"> <img src="../pics//4102b7d0-39b9-48d8-82ae-ac4addb7ebfb.jpg"/> </div><br>
## 请求和响应报文
**请求报文**
<div align="center"> <img src="../pics//22b39f77-ac47-4978-91ed-84aaf457644c.jpg"/> </div><br>
**响应报文**
<div align="center"> <img src="../pics//00d8d345-cd4a-48af-919e-209d2788eca7.jpg"/> </div><br>
# HTTP 方法
客户端发送的请求报文第一行为请求行,包含了方法字段。
## GET获取资源
## POST传输实体主体
POST 主要目的不是获取资源,而是传输存储在内容实体中的数据。
GET 和 POST 的请求都能使用额外的参数,但是 GET 的参数是以查询字符串出现在 URL 中,而 POST 的参数存储在内容实体。
```
GET /test/demo_form.asp?name1=value1&name2=value2 HTTP/1.1
```
```
POST /test/demo_form.asp HTTP/1.1
Host: w3schools.com
name1=value1&name2=value2
```
GET 的传参方式相比于 POST 安全性较差,因为 GET 传的参数在 URL 中是可见的,可能会泄露私密信息。并且 GET 只支持 ASCII 字符,如果参数为中文则可能会出现乱码,而 POST 支持标准字符集。
## HEAD获取报文首部
和 GET 方法一样,但是不返回报文实体主体部分。
主要用于确认 URL 的有效性以及资源更新的日期时间等。
## PUT上传文件
由于自身不带验证机制,任何人都可以上传文件,因此存在安全性问题,一般不使用该方法。
```html
PUT /new.html HTTP/1.1
Host: example.com
Content-type: text/html
Content-length: 16
<p>New File</p>
```
## PATCH对资源进行部分修改
PUT 也可以用于修改资源但是只能完全替代原始资源PATCH 允许部分修改。
```html
PATCH /file.txt HTTP/1.1
Host: www.example.com
Content-Type: application/example
If-Match: "e0023aa4e"
Content-Length: 100
[description of changes]
```
## DELETE删除文件
与 PUT 功能相反,并且同样不带验证机制。
```html
DELETE /file.html HTTP/1.1
```
## OPTIONS查询支持的方法
查询指定的 URL 能够支持的方法。
会返回 Allow: GET, POST, HEAD, OPTIONS 这样的内容。
## CONNECT要求用隧道协议连接代理
要求在于代理服务器通信时建立隧道,使用 SSLSecure Sokets Layer安全套接字和 TLSTransport Layer Security传输层安全协议把通信内容加密后经网络隧道传输。
```html
CONNECT www.example.com:443 HTTP/1.1
```
<div align="center"> <img src="../pics//5994928c-3d2d-45bd-abb1-adc4f5f4d775.jpg"/> </div><br>
## TRACE追踪路径
服务器会将通信路径返回给客户端。
发送请求时,在 Max-Forwards 首部字段中填入数值,每经过一个服务器就会减 1当数值为 0 时就停止传输。
通常不会使用 TRACE并且它容易受到 XST 攻击Cross-Site Tracing跨站追踪因此更不会去使用它。
<div align="center"> <img src="../pics//c8637fd2-3aaa-46c4-b7d9-f24d3fa04781.jpg"/> </div><br>
# HTTP 状态码
服务器返回的响应报文中第一行为状态行,包含了状态码以及原因短语,来告知客户端请求的结果。
| 状态码 | 类别 | 原因短语 |
| --- | --- | --- |
| 1XX | Informational信息性状态码 | 接收的请求正在处理 |
| 2XX | Success成功状态码 | 请求正常处理完毕 |
| 3XX | Redirection重定向状态码 | 需要进行附加操作以完成请求 |
| 4XX | Client Error客户端错误状态码 | 服务器无法处理请求 |
| 5XX | Server Error服务器错误状态码 | 服务器处理请求出错 |
## 2XX 成功
- **200 OK**
- **204 No Content** :请求已经成功处理,但是返回的响应报文不包含实体的主体部分。一般在只需要从客户端往服务器发送信息,而不需要返回数据时使用。
- **206 Partial Content**
## 3XX 重定向
- **301 Moved Permanently** :永久性重定向
- **302 Found** :临时性重定向
- **303 See Other**
- 注:虽然 HTTP 协议规定 301、302 状态下重定向时不允许把 POST 方法改成 GET 方法,但是大多数浏览器都会 在 301、302 和 303 状态下的重定向把 POST 方法改成 GET 方法。
- **304 Not Modified** 如果请求报文首部包含一些条件例如If-MatchIf-ModifiedSinceIf-None-MatchIf-RangeIf-Unmodified-Since但是不满足条件则服务器会返回 304 状态码。
- **307 Temporary Redirect** :临时重定向,与 302 的含义类似,但是 307 要求浏览器不会把重定向请求的 POST 方法改成 GET 方法。
## 4XX 客户端错误
- **400 Bad Request** :请求报文中存在语法错误
- **401 Unauthorized** :该状态码表示发送的请求需要有通过 HTTP 认证BASIC 认证、DIGEST 认证)的认证信息。如果之前已进行过一次请求,则表示用户认证失败。
<div align="center"> <img src="../pics//b1b4cf7d-c54a-4ff1-9741-cd2eea331123.jpg"/> </div><br>
- **403 Forbidden** :请求被拒绝,服务器端没有必要给出拒绝的详细理由。
- **404 Not Found**
## 5XX 服务器错误
- **500 Internal Server Error** :服务器正在执行请求时发生错误
- **503 Service Unavilable** :该状态码表明服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护,现在无法处理请求。
# HTTP 首部
有 4 种类型的首部字段:通用首部字段、请求首部字段、响应首部字段和实体首部字段。
各种首部字段及其含义如下(不需要全记,仅供查阅):
## 通用首部字段
| 首部字段名 | 说明 |
| -- | -- |
| Cache-Control | 控制缓存的行为 |
| Connection | 逐跳首部、 连接的管理 |
| Date | 创建报文的日期时间 |
| Pragma | 报文指令 |
| Trailer | 报文末端的首部一览 |
| Transfer-Encoding | 指定报文主体的传输编码方式 |
| Upgrade | 升级为其他协议 |
| Via | 代理服务器的相关信息 |
| Warning | 错误通知 |
## 请求首部字段
| 首部字段名 | 说明 |
| -- | -- |
| Accept | 用户代理可处理的媒体类型 |
| Accept-Charset | 优先的字符集 |
| Accept-Encoding | 优先的内容编码 |
| Accept-Language | 优先的语言(自然语言) |
| Authorization | Web 认证信息 |
| Expect | 期待服务器的特定行为 |
| From | 用户的电子邮箱地址 |
| Host | 请求资源所在服务器 |
| If-Match | 比较实体标记ETag |
| If-Modified-Since | 比较资源的更新时间 |
| If-None-Match | 比较实体标记(与 If-Match 相反) |
| If-Range | 资源未更新时发送实体 Byte 的范围请求 |
| If-Unmodified-Since | 比较资源的更新时间(与 If-Modified-Since 相反) |
| Max-Forwards | 最大传输逐跳数 |
| Proxy-Authorization | 代理服务器要求客户端的认证信息 |
| Range | 实体的字节范围请求 |
| Referer | 对请求中 URI 的原始获取方 |
| TE | 传输编码的优先级 |
| User-Agent | HTTP 客户端程序的信息 |
## 响应首部字段
| 首部字段名 | 说明 |
| -- | -- |
| Accept-Ranges | 是否接受字节范围请求 |
| Age | 推算资源创建经过时间 |
| ETag | 资源的匹配信息 |
| Location | 令客户端重定向至指定 URI |
| Proxy-Authenticate | 代理服务器对客户端的认证信息 |
| Retry-After | 对再次发起请求的时机要求 |
| Server | HTTP 服务器的安装信息 |
| Vary | 代理服务器缓存的管理信息 |
| WWW-Authenticate | 服务器对客户端的认证信息 |
## 实体首部字段
| 首部字段名 | 说明 |
| -- | -- |
| Allow | 资源可支持的 HTTP 方法 |
| Content-Encoding | 实体主体适用的编码方式 |
| Content-Language | 实体主体的自然语言 |
| Content-Length | 实体主体的大小(单位: 字节) |
| Content-Location | 替代对应资源的 URI |
| Content-MD5 | 实体主体的报文摘要 |
| Content-Range | 实体主体的位置范围 |
| Content-Type | 实体主体的媒体类型 |
| Expires | 实体主体过期的日期时间 |
| Last-Modified | 资源的最后修改日期时间 |
# 具体应用
## Cookie
HTTP 协议是无状态的,主要是为了让 HTTP 协议尽可能简单使得它能够处理大量事务。HTTP/1.1 引入 Cookie 来保存状态信息。
服务器发送的响应报文包含 Set-Cookie 字段,客户端得到响应报文后把 Cookie 内容保存到浏览器中。下次再发送请求时,从浏览器中读出 Cookie 值,在请求报文中包含 Cookie 字段这样服务器就知道客户端的状态信息了。Cookie 状态信息保存在客户端浏览器中,而不是服务器上。
<div align="center"> <img src="../pics//ff17c103-750a-4bb8-9afa-576327023af9.png"/> </div><br>
Set-Cookie 字段有以下属性:
| 属性 | 说明 |
| -- | -- |
| NAME=VALUE | 赋予 Cookie 的名称和其值(必需项) |
| expires=DATE | Cookie 的有效期(若不明确指定则默认为浏览器关闭前为止) |
| path=PATH | 将服务器上的文件目录作为 Cookie 的适用对象(若不指定则默认为文档所在的文件目录) |
| domain= 域名 | 作为 Cookie 适用对象的域名(若不指定则默认为创建 Cookie 的服务器的域名) |
| Secure | 仅在 HTTPS 安全通信时才会发送 Cookie |
| HttpOnly | 加以限制,使 Cookie 不能被 JavaScript 脚本访问 |
**Session 和 Cookie 区别**
Session 是服务器用来跟踪用户的一种手段,每个 Session 都有一个唯一标识Session ID。当服务器创建了一个 Session 时,给客户端发送的响应报文就包含了 Set-Cookie 字段,其中有一个名为 sid 的键值对,这个键值对就是 Session ID。客户端收到后就把 Cookie 保存在浏览器中,并且之后发送的请求报文都包含 Session ID。HTTP 就是通过 Session 和 Cookie 这两种方式一起合作来实现跟踪用户状态的Session 用于服务器端Cookie 用于客户端。
**浏览器禁用 Cookie 的情况**
会使用 URL 重写技术,在 URL 后面加上 sid=xxx 。
**使用 Cookie 实现用户名和密码的自动填写**
网站脚本会自动从 Cookie 中读取用户名和密码,从而实现自动填写。
## 缓存
有两种缓存方法:让代理服务器进行缓存和让客户端浏览器进行缓存。
Cache-Control 用于控制缓存的行为。Cache-Control: no-cache 有两种含义,如果是客户端向缓存服务器发送的请求报文中含有该指令,表示客户端不想要缓存的资源;如果是源服务器向缓存服务器发送的响应报文中含有该指令,表示缓存服务器不能对资源进行缓存。
Expires 字段可以用于告知缓存服务器该资源什么时候会过期。当首部字段 Cache-Control 有指定 max-age 指令时,比起首部字段 Expires会优先处理 max-age 指令。
## 持久连接
当浏览器访问一个包含多张图片的 HTML 页面时,除了请求访问 HTML 页面资源,还会请求图片资源,如果每进行一次 HTTP 通信就要断开一次 TCP 连接,连接建立和断开的开销会很大。 **持久连接** 只需要进行一次 TCP 连接就能进行多次 HTTP 通信。HTTP/1.1 开始,所有的连接默认都是持久连接。
<div align="center"> <img src="../pics//c73a0b78-5f46-4d2d-a009-dab2a999b5d8.jpg"/> </div><br>
持久连接需要使用 Connection 首部字段进行管理。HTTP/1.1 开始 HTTP 默认是持久化连接的,如果要断开 TCP 连接,需要由客户端或者服务器端提出断开,使用 Connection: close而在 HTTP/1.1 之前默认是非持久化连接的,如果要维持持续连接,需要使用 Keep-Alive。
管线化方式可以同时发送多个请求和响应,而不需要发送一个请求然后等待响应之后再发下一个请求。
<div align="center"> <img src="../pics//6943e2af-5a70-4004-8bee-b33d60f39da3.jpg"/> </div><br>
## 编码
编码Encoding主要是为了对实体进行压缩。常用的编码有gzip、compress、deflate、identity其中 identity 表示不执行压缩的编码格式。
## 分块传输
分块传输Chunked Transfer Coding可以把数据分割成多块让浏览器逐步显示页面。
## 多部分对象集合
一份报文主体内可含有多种类型的实体同时发送,每个部分之间用 boundary 字段定义的分隔符进行分隔;每个部分都可以有首部字段。
例如,上传多个表单时可以使用如下方式:
<div align="center"> <img src="../pics//2279cc60-9714-4e0e-aac9-4c348e0c2165.png"/> </div><br>
## 范围请求
如果网络出现中断,服务器只发送了一部分数据,范围请求使得客户端能够只请求未发送的那部分数据,从而避免服务器端重新发送所有数据。
在请求报文首部中添加 Range 字段,然后指定请求的范围,例如 Range:bytes=5001-10000。请求成功的话服务器发送 206 Partial Content 状态。
## 内容协商
通过内容协商返回最合适的内容,例如根据浏览器的默认语言选择返回中文界面还是英文界面。
涉及以下首部字段Accept、Accept-Charset、Accept-Encoding、Accept-Language、Content-Language。
## 虚拟主机
使用虚拟主机技术,使得一台服务器拥有多个域名,并且在逻辑上可以看成多个服务器。
## 通信数据转发
**代理**
代理服务器接受客户端的请求,并且转发给其它服务器。
代理服务器一般是透明的,不会改变 URL。
使用代理的主要目的是:缓存、网络访问控制以及访问日志记录。
<div align="center"> <img src="../pics//c07035c3-a9ba-4508-8e3c-d8ae4c6ee9ee.jpg"/> </div><br>
**网关**
与代理服务器不同的是,网关服务器会将 HTTP 转化为其它协议进行通信,从而请求其它非 HTTP 服务器的服务。
<div align="center"> <img src="../pics//81375888-6be1-476f-9521-42eea3e3154f.jpg"/> </div><br>
**隧道**
使用 SSL 等加密手段,为客户端和服务器之间建立一条安全的通信线路。
<div align="center"> <img src="../pics//64b95403-d976-421a-8b45-bac89c0b5185.jpg"/> </div><br>
# HTTPs
HTTP 有以下安全性问题:
1. 使用明文进行通信,内容可能会被窃听;
2. 不验证通信方的身份,通信方的身份有可能遭遇伪装;
3. 无法证明报文的完整性,报文有可能遭篡改。
HTTPs 并不是新协议,而是 HTTP 先和 SSLSecure Socket Layer通信再由 SSL 和 TCP 通信。通过使用 SSLHTTPs 提供了加密、认证和完整性保护。
## 加密
有两种加密方式:对称密钥加密和公开密钥加密。对称密钥加密的加密和解密使用同一密钥,而公开密钥加密使用一对密钥用于加密和解密,分别为公开密钥和私有密钥。公开密钥所有人都可以获得,通信发送方获得接收方的公开密钥之后,就可以使用公开密钥进行加密,接收方收到通信内容后使用私有密钥解密。
对称密钥加密的缺点:无法安全传输密钥;公开密钥加密的缺点:相对来说更耗时。
HTTPs 采用 **混合的加密机制** ,使用公开密钥加密用于传输对称密钥,之后使用对称密钥加密进行通信。(下图中,共享密钥即对称密钥)
<div align="center"> <img src="../pics//110b1a9b-87cd-45c3-a21d-824623715b33.jpg"/> </div><br>
## 认证
通过使用 **证书** 来对通信方进行认证。证书中有公开密钥数据,如果可以验证公开密钥的确属于通信方的,那么就可以确定通信方是可靠的。
数字证书认证机构CACertificate Authority可以对其颁发的公开密钥证书对其进行验证。
进行 HTTPs 通信时,服务器会把证书发送给客户端,客户端取得其中的公开密钥之后,就可以开始通信。
使用 OpenSSL 这套开源程序,每个人都可以构建一套属于自己的认证机构,从而自己给自己颁发服务器证书。浏览器在访问该服务器时,会显示“无法确认连接安全性”或“该网站的安全证书存在问题”等警告消息。
客户端证书需要用户自行安装,只有在业务需要非常高的安全性时才使用客户端证书,例如网上银行。
## 完整性
SSL 提供摘要功能来验证完整性。
# 各版本比较
## HTTP/1.0 与 HTTP/1.1 的区别
HTTP/1.1 新增了以下内容:
- 默认为长连接;
- 提供了范围请求功能;
- 提供了虚拟主机的功能;
- 多了一些缓存处理字段;
- 多了一些状态码;
## HTTP/1.1 与 HTTP/2.0 的区别
**多路复用**
HTTP/2.0 使用多路复用技术,即使用同一个 TCP 连接来处理多个请求。
**首部压缩**
HTTP1.1 的首部带有大量信息而且每次都要重复发送HTTP/2.0 要求通讯双方各自缓存一份首部字段表,从而避免了重复传输。
**服务端推送**
在客户端请求一个资源时,会把相关的资源一起发送给客户端,客户端就不需要再次发起请求了。例如客户端请求 index.html 页面,服务端就把 index.js 一起发给客户端。
**二进制格式**
HTTP1.1 的解析是基于文本的,而 HTTP2.0 采用二进制格式。
# 参考资料
- [图解 HTTP](https://pan.baidu.com/s/1M0AHXqG9sP9Bxne6u0JK8A)
- [MDN : HTTP](https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP)