HTTP、HTTPS相关知识

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。HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，是一个标准的客户端-服务器模型，永远都是客户端发起请求，服务器回送响应。HTTP是一个无连接、无状态的协议。其所用的端口号是80。

无连接、无状态：客户端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，连接就被关闭了，在服务器端不保留连接的有关信息。

HTTP协议通常承载于TCP/IP协议之上，有时也承载于TLS或SSL协议层之上，这个时候，就成了我们常说的HTTPS。

http协议.jpg

每一层负责不同的功能：

1. 链路层，有时也称作数据链路层或网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。

2. 网络层，有时也称作互联网层，处理分组在网络中的活动，例如分组的选路。在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议），ICMP协议（internet互联网控制报文协议），以及IGMP协议（internet组治理协议）。

3 ) 传输层，主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中，有两个互不相同的传输协议： TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报文协议）。

TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信，当传输出现错误时能自动予以纠正。它所做的工作包括把应用程序交给它的数据分成合适的小块交给下面的网络层，确认接收到的分组，设置发送最后确认分组的超时时钟等。由于运输层提供了高可靠性的端到端的通信，因此应用层可以忽略所有这些细节。

UDP为应用层提供一种非常简单的服务，当传输出现错误时会将错误信息丢弃。它只是把称作数据包的分组从一台主机发送到另一台主机，但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。

UDP方式比TCP方式有更强大的容错性，采用UDP的话，它的缓冲速度比TCP快45%，而且可以大大的节省网络共享带宽，当网络出现不稳定时，不会经常出现缓冲，所以不少影视节目采用UDP方式传送。

4 ) 应用层负责处理特定的应用程序细节。

TCP/IP是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议， TCP/IP（传输控制协议/网间协议）是一种网络通信协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是INTERNET的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，TCP和IP就像是信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个TCP信封，并在该信封面上记录有分段号的信息，再将TCP信封塞入IP大信封，发送上网。在接受端，一个TCP软件包收集信封，抽出数据，按发送前的顺序还原，并加以校验，若发现差错，TCP将会要求重发。因此，TCP/IP在INTERNET中几乎可以无差错地传送数据。 对普通用户来说，并不需要了解网络协议的整个结构，仅需了解IP的地址格式，即可与世界各地进行网络通信。

TCP连接：三次握手，完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。
第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于 Syn_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

TCP关闭连接：四次挥手，完成四次挥手来释放连接。
第一步，当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段（FIN表示英文finish）；
第二步，主机B收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文段回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接（先发送ACK的目的是为了防止在这段时间内，对方重传FIN报文段）；
第三步，主机B的应用程序告诉TCP：我要彻底的关闭连接，TCP向主机A送一个FIN报文段；
第四步，主机A收到这个FIN报文段后，向主机B发送一个ACK表示连接彻底释放。

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

   从中解析出协议名、主机名、端口、对象路径等部分，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，客户端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，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。

HTTPS（全称：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL（Secure Sockets Layer）协议。其所用的端口号是443。

基本的加解密算法类型：

1. 对称加密（symmetrcic encryption）：密钥只有一个，加密解密为同一个密码，且加解密速度快，典型的对称加密算法有DES、AES，RC5，3DES等；

2. 非对称加密：使用两个密钥：公共密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）。这种密钥成对出现，且根据公钥无法推知私钥，根据私钥也无法推知公钥。加密解密使用不同密钥，公钥加密需要私钥解密，私钥加密需要公钥解密。相对对称加密速度较慢，不适合对大文件加密而只适合对少量的数据加密，典型的非对称加密算法有RSA、DSA等。

由于对称加密比非对称加密快，https决定使用对称加密来加密数据，使用非对称加密对称加密生成的密钥，以确保安全。

https工作流程.png

大概流程：

1. SSL客户端通过TCP和服务器建立连接之后（443端口），并且在一般的tcp连接协商（握手）过程中请求证书。即客户端发出一个消息给服务器，这个消息里面包含了自己可实现的算法列表和其它一些需要的消息，SSL的服务器端会回应一个数据包，这里面确定了这次通信所需要的算法，然后服务器向客户端返回证书。（证书里面包含了服务器信息：域名。申请证书的公司，公共密钥）。
2. Client在收到服务器返回的证书后，判断签发这个证书的公共签发机构，并使用这个机构的公共秘钥确认签名是否有效，客户端还会确保证书中列出的域名就是它正在连接的域名。
3. 如果确认证书有效，那么生成对称密钥并使用服务器的公共密钥进行加密。然后发送给服务器，服务器使用它的私钥对它进行解密，这样两台计算机可以开始进行对称加密进行通信。