第二章 简单的HTTP协议

本章将针对 HTTP 协议结构进行讲解，主要使用HTTP/1.1版本

• HTTP 协议和 TCP/IP 协议族内的其他众多的协议相同，用于客户端和服务器之间的通信。
• 请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端，而提供资源响应的一端称为服务器端。在两台计算机之间使用 HTTP 协议通信时，在一条通信线路上必定有一端是客户端，另一端则是服务器端。

通过请求和响应的交换达成通信

• HTTP 协议规定，请求从客户端发出，最后服务器端响应该请求并返回。换句话说，肯定是先从客户端开始建立通信的，服务器端在没有接收到请求之前不会发送响应。

下面，我们来看一个具体的示例。

下面则是从客户端发送给某个 HTTP 服务器端的请求报文中的内容。

• GET /index.htm HTTP/1.1
• Host: hackr.jp

起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型，称为方法 (method)。随后的字符串 /index.htm 指明了请求访问的资源对象，也叫做请求 URI(request-URI)。最后的 HTTP/1.1，即 HTTP 的版本号，用来提示客户端使用的 HTTP 协议功能。
综合来看，这段请求内容的意思是:请求访问某台 HTTP 服务器上的 /index.htm 页面资源。

请求

• 请求报文是由请求方法、请求 URI、协议版本、可选的请求首部字段 和内容实体构成的。

响应

接收到请求的服务器，会将请求内容的处理结果以响应的形式返回。

• HTTP/1.1 200 OK
• Date: Tue, 10 Jul 2012 06:50:15 GMT Content-Length: 362
• Content-Type: text/html

1. 在起始行开头的 HTTP/1.1 表示服务器对应的 HTTP 版本。
2. 紧挨着的 200 OK 表示请求的处理结果的状态码(status code)和原因短语(reason-phrase)。下一行显示了创建响应的日期时间，是首部字段(header field)内的一个属性。
3. 接着以一空行分隔，之后的内容称为资源实体的主体(entity body)。

响应报文基本上由协议版本、状态码(表示请求成功或失败的数字代
码)、用以解释状态码的原因短语、可选的响应首部字段以及实体主
体构成。

HTTP 是不保存状态的协议

HTTP 是一种不保存状态，即无状态(stateless)协议。HTTP 协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。每当有新的请求发送时，就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。但因无状态而导致业务处理变得棘手的情况增多了。为了实现期望的保持状态功能，HTTP/1.1 虽然是无状态协议，但引入了 Cookie 技术。有了 Cookie 再用 HTTP 协议通信，就可以管理状态了。

HTTP方法

GET :获取资源

• GET 方法用来请求访问已被 URI 识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说，如果请求的资源是文本，那就保持原样返回;

如以下请求响应的例子

类型	结果
请求	GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.hackr.jp
响应	返回index.html的页面资源

POST:传输实体主体

• POST 方法用来传输实体的主体。
• 虽然用 GET 方法也可以传输实体的主体，但一般不用 GET 方法进行 传输，而是用 POST 方法。虽说 POST 的功能与 GET 很相似，但 POST 的主要目的并不是获取响应的主体内容。

下面是POST的例子

类型	结果
请求	POST /submit.cgi HTTP/1.1 Host: www.hackr.jp Content-Length: 1560(1560字节的数据)
响应	返回index.html的页面资源

PUT:传输文件

• PUT 方法用来传输文件。就像 FTP 协议的文件上传一样，要求在请
  求报文的主体中包含文件内容，然后保存到请求 URI 指定的位置。
• 但是，鉴于 HTTP/1.1 的 PUT 方法自身不带验证机制，任何人都可以上传文件，存在安全性问题，因此一般的 Web 网站不使用该方法。
• 若配合 Web 应用程序的验证机制，或架构设计采用REST(REpresentational State Transfer，表征状态转移)标准的同类 Web 网站，就可能会开放使用 PUT 方法。

HEAD:获得报文首部

• HEAD 方法和 GET 方法一样，只是不返回报文主体部分。用于确认 URI 的有效性及资源更新的日期时间等。

使用 HEAD 方法的请求·响应的例子

类型	结果
请求	HEAD /index.html HTTP/1.1 Host: www.hackr.jp
响应	返回index.html有关的响应首部

DELETE:删除文件

• DELETE 方法用来删除文件，是与 PUT 相反的方法。DELETE 方法按请求 URI 删除指定的资源。
• 但是，HTTP/1.1 的 DELETE 方法本身和 PUT 方法一样不带验证机制，所以一般的 Web 网站也不使用 DELETE 方法。当配合 Web 应用程序的验证机制，或遵守 REST 标准时还是有可能会开放使用的。

OPTIONS:询问支持的方法

• OPTIONS 方法用来查询针对请求 URI 指定的资源支持的方法。

使用 OPTIONS 方法的请求·响应的例子

TRACE:追踪路径

• TRACE 方法是让 Web 服务器端将之前的请求通信环回给客户端的方法。
• 发送请求时，在 Max-Forwards 首部字段中填入数值，每经过一个服务器端就将该数字减1，当数值刚好减到 0 时，就停止继续传输，最后接收到请求的服务器端则返回状态码 200 OK 的响应。
• TRACE 方法本来就不怎么常用，再加上它容易引发 XST(Cross-Site Tracing，跨站追踪)攻击，通常就更不会用到了。

CONNECT:要求用隧道协议连接代理

• CONNECT 方法要求在与代理服务器通信时建立隧道，实现用隧道协议进行 TCP 通信。主要使用 SSL(Secure Sockets Layer，安全套接层)和 TLS(Transport Layer Security，传输层安全)协议把通信内容加密后经网络隧道传输。
• CONNECT 方法的格式如下所示：CONNECT 代理服务器名:端口号 HTTP版本

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持久连接节省通信量

• HTTP 协议的初始版本中，每进行一次 HTTP 通信就要断开一次 TCP 连接。

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• 在只有文本的年代这种是可以的，但在多个图片的现代已经无法满足。

持久连接

• 为解决上述 TCP 连接的问题，HTTP/1.1 和一部分的 HTTP/1.0 想出了持久连接(HTTP Persistent Connections，也称为 HTTP keep-alive 或 HTTP connection reuse)的方法。持久连接的特点是，只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持 TCP 连接状态。

• 图:持久连接旨在建立 1 次 TCP 连接后进行多次请求和响应的交互
• 持久连接的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销，减轻了服务器端的负载。另外，减少开销的那部分时间，使 HTTP 请求和响应能够更早地结束，这样 Web 页面的显示速度也就相应提高了。
• 在 HTTP/1.1 中，所有的连接默认都是持久连接，但在 HTTP/1.0 内并 未标准化。虽然有一部分服务器通过非标准的手段实现了持久连接，但服务器端不一定能够支持持久连接。毫无疑问，除了服务器端，客户端也需要支持持久连接。

管线化

• 持久连接使得多数请求以管线化(pipelining)方式发送成为可能。从前发送请求后需等待并收到响应，才能发送下一个请求。管线化技术出现后，不用等待响应亦可直接发送下一个请求。
• 这样就能够做到同时并行发送多个请求，而不需要一个接一个地等待响应了。

• 比如，当请求一个包含 10 张图片的 HTML Web 页面，与挨个连接相比，用持久连接可以让请求更快结束。而管线化技术则比持久连接还要快。请求数越多，时间差就越明显。

使用 Cookie 的状态管理

• HTTP 是无状态协议，它不对之前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说，无法根据之前的状态进行本次的请求处理。
• 假设要求登录认证的 Web 页面本身无法进行状态的管理(不记录已登录的状态)，那么每次跳转新页面不是要再次登录，就是要在每次请求报文中附加参数来管理登录状态。
• 不可否认，无状态协议当然也有它的优点。由于不必保存状态，自然可减少服务器的 CPU 及内存资源的消耗。从另一侧面来说，也正是因为 HTTP 协议本身是非常简单的，所以才会被应用在各种场景里。
• 保留无状态协议这个特征的同时又要解决类似的矛盾问题，于是引入了 Cookie 技术。Cookie 技术通过在请求和响应报文中写入 Cookie 信 息来控制客户端的状态。
• Cookie 会根据从服务器端发送的响应报文内的一个叫做 Set-Cookie 的首部字段信息，通知客户端保存 Cookie。当下次客户端再往该服务器 发送请求时，客户端会自动在请求报文中加入 Cookie 值后发送出去。
• 服务器端发现客户端发送过来的 Cookie 后，会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求，然后对比服务器上的记录，最后得到之前的状态信息。