HTTP 首部
HTTP 协议的请求和响应报文中必定包含 HTTP 首部。首部内容为客
户端和服务器分别处理请求和响应提供所需要的信息。对于客户端用户来说，这些信息中的大部分内容都无须亲自查看
报文首部由几个字段构成
在请求中，HTTP 报文由方法、URI、HTTP 版本、HTTP 首部字段等
部分构成。
下面的示例是访问 http://hackr.jp 时，请求报文的首部信息。
GET / HTTP/1.1
Host: hackr.jp
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:13.0) Gecko/20100101 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*; q=0.8
Accept-Language: ja,en-us;q=0.7,en;q=0.3
Accept-Encoding: gzip, deflate
DNT: 1
Connection: keep-alive
If-Modified-Since: Fri, 31 Aug 2007 02:02:20 GMT
If-None-Match: "45bae1-16a-46d776ac"
Cache-Control: max-age=0
在响应中，HTTP 报文由 HTTP 版本、状态码（数字和原因短语）、
HTTP 首部字段 3 部分构成。
以下示例是之前请求访问 http://hackr.jp/ 时，返回的响应报文的首部
信息。
HTTP/1.1 304 Not Modified
Date: Thu, 07 Jun 2012 07:21:36 GMT
Server: Apache
Connection: close
Etag: "45bae1-16a-46d776ac"
在报文众多的字段当中，HTTP 首部字段包含的信息最为丰富。首部
字段同时存在于请求和响应报文内，并涵盖 HTTP 报文相关的内容信
息。
因 HTTP 版本或扩展规范的变化，首部字段可支持的字段内容略有不
同。本书主要涉及 HTTP/1.1 及常用的首部字段。
HTTP 首部字段是构成 HTTP 报文的要素之一。在客户端与服务器之
间以 HTTP 协议进行通信的过程中，无论是请求还是响应都会使用首
部字段，它能起到传递额外重要信息的作用。
使用首部字段是为了给浏览器和服务器提供报文主体大小、所使用的
语言、认证信息等内容。
HTTP 首部字段是由首部字段名和字段值构成的，中间用冒号“:” 分
隔。
首部字段名: 字段值
例如，在 HTTP 首部中以 Content-Type 这个字段来表示报文主体的 对
象类型。
Content-Type: text/html
就以上述示例来看，首部字段名为 Content-Type，字符串 text/html 是
字段值。
另外，字段值对应单个 HTTP 首部字段可以有多个值，如下所示。
Keep-Alive: timeout=15, max=100
若 HTTP 首部字段重复了会如何
当 HTTP 报文首部中出现了两个或两个以上具有相同首部字段名时
会怎么样？这种情况在规范内尚未明确，根据浏览器内部处理逻辑
的不同，结果可能并不一致。有些浏览器会优先处理第一次出现的
首部字段，而有些则会优先处理最后出现的首部字段。
HTTP 首部字段根据实际用途被分为以下 4 种类型。
通用首部字段（General Header Fields）
请求报文和响应报文两方都会使用的首部。
请求首部字段（Request Header Fields）
从客户端向服务器端发送请求报文时使用的首部。补充了请求的附加
内容、客户端信息、响应内容相关优先级等信息。
响应首部字段（Response Header Fields）
从服务器端向客户端返回响应报文时使用的首部。补充了响应的附加
内容，也会要求客户端附加额外的内容信息。
实体首部字段（Entity Header Fields）
针对请求报文和响应报文的实体部分使用的首部。补充了资源内容更
新时间等与实体有关的信息。
HTTP/1.1 规范定义了如下 47 种首部字段。
表 6-2：请求首部字段
在 HTTP 协议通信交互中使用到的首部字段，不限于 RFC2616 中定
义的 47 种首部字段。还有 Cookie、Set-Cookie 和 Content-Disposition
等在其他 RFC 中定义的首部字段，它们的使用频率也很高。
这些非正式的首部字段统一归纳在 RFC4229 HTTP Header Field
Registrations 中。
HTTP 首部字段将定义成缓存代理和非缓存代理的行为，分成 2 种类
型。
端到端首部（End-to-end Header）
分在此类别中的首部会转发给请求 / 响应对应的最终接收目标，且必
须保存在由缓存生成的响应中，另外规定它必须被转发。
逐跳首部（Hop-by-hop Header）
分在此类别中的首部只对单次转发有效，会因通过缓存或代理而不再转发。HTTP/1.1 和之后版本中，如果要使用 hop-by-hop 首部，需提
供 Connection 首部字段。
下面列举了 HTTP/1.1 中的逐跳首部字段。除这 8 个首部字段之外，
其他所有字段都属于端到端首部。
Connection
Keep-Alive
Proxy-Authenticate
Proxy-Authorization
Trailer
TE
Transfer-Encoding
Upgrade
通用首部字段是指，请求报文和响应报文双方都会使用的首部
通过指定首部字段 Cache-Control 的指令，就能操作缓存的工作机
制。
指令的参数是可选的，多个指令之间通过“,”分隔。首部字段 Cache-
Control 的指令可用于请求及响应时。
Cache-Control: private, max-age=0, no-cache
Cache-Control 指令一览
表示是否能缓存的指令
public 指令
Cache-Control: public
当指定使用 public 指令时，则明确表明其他用户也可利用缓存。
private 指令
Cache-Control: private
当指定 private 指令后，响应只以特定的用户作为对象，这与 public
指令的行为相反。
缓存服务器会对该特定用户提供资源缓存的服务，对于其他用户发送过来的请求，代理服务器则不会返回缓存。
no-cache 指令
Cache-Control: no-cache
使用 no-cache 指令的目的是为了防止从缓存中返回过期的资源。
客户端发送的请求中如果包含 no-cache 指令，则表示客户端将不会接
收缓存过的响应。于是，“中间”的缓存服务器必须把客户端请求转发
给源服务器。
如果服务器返回的响应中包含 no-cache 指令，那么缓存服务器不能对
资源进行缓存。源服务器以后也将不再对缓存服务器请求中提出的资
源有效性进行确认，且禁止其对响应资源进行缓存操作。
Cache-Control: no-cache=Location
由服务器返回的响应中，若报文首部字段 Cache-Control 中对 no-cache
字段名具体指定参数值，那么客户端在接收到这个被指定参数值的首
部字段对应的响应报文后，就不能使用缓存。换言之，无参数值的首
部字段可以使用缓存。只能在响应指令中指定该参数。
控制可执行缓存的对象的指令
no-store 指令
Cache-Control: no-store
当使用 no-store 指令时，暗示请求（和对应的响应）或响应中包含
机密信息。因此，该指令规定缓存不能在本地存储请求或响应的任一部分。
指定缓存期限和认证的指令
s-maxage 指令
Cache-Control: s-maxage=604800（单位 ：秒）
s-maxage 指令的功能和 max-age 指令的相同，它们的不同点是 smaxage
指令只适用于供多位用户使用的公共缓存服务器 。也就是
说，对于向同一用户重复返回响应的服务器来说，这个指令没有任何
作用。
另外，当使用 s-maxage 指令后，则直接忽略对 Expires 首部字段及
max-age 指令的处理。
max-age 指令
Cache-Control: max-age=604800（单位：秒）
当客户端发送的请求中包含 max-age 指令时，如果判定缓存资源的缓
存时间数值比指定时间的数值更小，那么客户端就接收缓存的资源。
另外，当指定 max-age 值为 0，那么缓存服务器通常需要将请求转发
给源服务器。
当服务器返回的响应中包含 max-age 指令时，缓存服务器将不对资源
的有效性再作确认，而 max-age 数值代表资源保存为缓存的最长时
间。
应用 HTTP/1.1 版本的缓存服务器遇到同时存在 Expires 首部字段的情
况时，会优先处理 max-age 指令，而忽略掉 Expires 首部字段。而
HTTP/1.0 版本的缓存服务器的情况却相反，max-age 指令会被忽略掉
min-fresh 指令
Cache-Control: min-fresh=60（单位：秒）
min-fresh 指令要求缓存服务器返回至少还未过指定时间的缓存资源。
比如，当指定 min-fresh 为 60 秒后，过了 60 秒的资源都无法作为响
应返回了。
max-stale 指令
Cache-Control: max-stale=3600（单位：秒）
使用 max-stale 可指示缓存资源，即使过期也照常接收。
如果指令未指定参数值，那么无论经过多久，客户端都会接收响应；
如果指令中指定了具体数值，那么即使过期，只要仍处于 max-stale
指定的时间内，仍旧会被客户端接收。
only-if-cached 指令
Cache-Control: only-if-cached
使用 only-if-cached 指令表示客户端仅在缓存服务器本地缓存目标资
源的情况下才会要求其返回。换言之，该指令要求缓存服务器不重新
加载响应，也不会再次确认资源有效性。若发生请求缓存服务器的本
地缓存无响应，则返回状态码 504 Gateway Timeout。
must-revalidate 指令
Cache-Control: must-revalidate
使用 must-revalidate 指令，代理会向源服务器再次验证即将返回的响
应缓存目前是否仍然有效。
若代理无法连通源服务器再次获取有效资源的话，缓存必须给客户端
一条 504（Gateway Timeout）状态码。
另外，使用 must-revalidate 指令会忽略请求的 max-stale 指令（即使已
经在首部使用了 max-stale，也不会再有效果）。
proxy-revalidate 指令
Cache-Control: proxy-revalidate
proxy-revalidate 指令要求所有的缓存服务器在接收到客户端带有该指
令的请求返回响应之前，必须再次验证缓存的有效性。
no-transform 指令
Cache-Control: no-transform
使用 no-transform 指令规定无论是在请求还是响应中，缓存都不能改
变实体主体的媒体类型。这样做可防止缓存或代理压缩图片等类似操作。
Cache-Control 扩展
cache-extension token
Cache-Control: private, community="UCI"
通过 cache-extension 标记（token），可以扩展 Cache-Control 首部字
段内的指令。
如上例，Cache-Control 首部字段本身没有 community 这个指令。借助
extension tokens 实现了该指令的添加。如果缓存服务器不能理解
community 这个新指令，就会直接忽略。因此，extension tokens 仅对
能理解它的缓存服务器来说是有意义的。
Connection 首部字段具备如下两个作用
控制不再转发给代理的首部字段
Connection: 不再转发的首部字段名
在客户端发送请求和服务器返回响应内，使用 Connection 首部字
段，可控制不再转发给代理的首部字段（即 Hop-by-hop 首
部）。
管理持久连接
Connection: close
HTTP/1.1 版本的默认连接都是持久连接。为此，客户端会在持
久连接上连续发送请求。当服务器端想明确断开连接时，则指定
Connection 首部字段的值为 Close。
Connection: Keep-Alive
HTTP/1.1 之前的 HTTP 版本的默认连接都是非持久连接。为
此，如果想在旧版本的 HTTP 协议上维持持续连接，则需要指定
Connection 首部字段的值为 Keep-Alive。
如上图①所示，客户端发送请求给服务器时，服务器端会像上图
②那样加上首部字段 Keep-Alive 及首部字段 Connection 后返回
响应。
首部字段 Date 表明创建 HTTP 报文的日期和时间。
HTTP/1.1 协议使用在 RFC1123 中规定的日期时间的格式，如下 示
例。
Date: Tue, 03 Jul 2012 04:40:59 GMT
之前的 HTTP 协议版本中使用在 RFC850 中定义的格式，如下所示。
Date: Tue, 03-Jul-12 04:40:59 GMT
除此之外，还有一种格式。它与 C 标准库内的 asctime() 函数的输出
格式一致。
Date: Tue Jul 03 04:40:59 2012
Pragma 是 HTTP/1.1 之前版本的历史遗留字段，仅作为与 HTTP/1.0
的向后兼容而定义。
规范定义的形式唯一，如下所示。
Pragma: no-cache
该首部字段属于通用首部字段，但只用在客户端发送的请求中。客户
端会要求所有的中间服务器不返回缓存的资源。
所有的中间服务器如果都能以 HTTP/1.1 为基准，那直接采用 Cache-
Control: no-cache 指定缓存的处理方式是最为理想的。但要整体掌握
全部中间服务器使用的 HTTP 协议版本却是不现实的。因此，发送的
请求会同时含有下面两个首部字段。
Cache-Control: no-cache
Pragma: no-cache
首部字段 Trailer 会事先说明在报文主体后记录了哪些首部字段。该
首部字段可应用在 HTTP/1.1 版本分块传输编码时。
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 03 Jul 2012 04:40:56 GMT
Content-Type: text/html
...
Transfer-Encoding: chunked
Trailer: Expires
...(报文主体)...
0
Expires: Tue, 28 Sep 2004 23:59:59 GMT
以上用例中，指定首部字段 Trailer 的值为 Expires，在报文主体之后
（分块长度 0 之后）出现了首部字段 Expires。
首部字段 Transfer-Encoding 规定了传输报文主体时采用的编码方式。HTTP/1.1 的传输编码方式仅对分块传输编码有效
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 03 Jul 2012 04:40:56 GMT
Cache-Control: public, max-age=604800
Content-Type: text/javascript; charset=utf-8
Expires: Tue, 10 Jul 2012 04:40:56 GMT
X-Frame-Options: DENY
X-XSS-Protection: 1; mode=block
Content-Encoding: gzip
Transfer-Encoding: chunked
Connection: keep-alive
cf0 ←16进制(10进制为3312)
...3312字节分块数据...
392 ←16进制(10进制为914)
...914字节分块数据...
0
以上用例中，正如在首部字段 Transfer-Encoding 中指定的那样，有效
使用分块传输编码，且分别被分成 3312 字节和 914 字节大小的分块
数据。
首部字段 Upgrade 用于检测 HTTP 协议及其他协议是否可使用更高的
版本进行通信，其参数值可以用来指定一个完全不同的通信协议。
上图用例中，首部字段 Upgrade 指定的值为 TLS/1.0。请注意此处两
个字段首部字段的对应关系，Connection 的值被指定为 Upgrade。
Upgrade 首部字段产生作用的 Upgrade 对象仅限于客户端和邻接服务
器之间。因此，使用首部字段 Upgrade 时，还需要额外指定
Connection:Upgrade。
对于附有首部字段 Upgrade 的请求，服务器可用 101 Switching
Protocols 状态码作为响应返回。
使用首部字段 Via 是为了追踪客户端与服务器之间的请求和响应报文
的传输路径。
报文经过代理或网关时，会先在首部字段 Via 中附加该服务器的信
息，然后再进行转发。这个做法和 traceroute 及电子邮件的 Received
首部的工作机制很类似。
首部字段 Via 不仅用于追踪报文的转发，还可避免请求回环的发生。所以必须在经过代理时附加该首部字段内容。
上图用例中，在经过代理服务器 A 时，Via 首部附加了“1.0
gw.hackr.jp (Squid/3.1)”这样的字符串值。行头的 1.0 是指接收请求的服务器上应用的 HTTP 协议版本。接下来经过代理服务器 B 时亦是如
此，在 Via 首部附加服务器信息，也可增加 1 个新的 Via 首部写入服
务器信息。
Via 首部是为了追踪传输路径，所以经常会和 TRACE 方法一起使
用。比如，代理服务器接收到由 TRACE 方法发送过来的请求（其中
Max-Forwards: 0）时，代理服务器就不能再转发该请求了。这种情况
下，代理服务器会将自身的信息附加到 Via 首部后，返回该请求的响
应。
HTTP/1.1 的 Warning 首部是从 HTTP/1.0 的响应首部（Retry-After）演
变过来的。该首部通常会告知用户一些与缓存相关的问题的警告。
Warning: 113 gw.hackr.jp:8080 "Heuristic expiration" Tue, 03
Warning 首部的格式如下。最后的日期时间部分可省略。
Warning: [警告码][警告的主机:端口号]“[警告内容]”([日期时间])
HTTP/1.1 中定义了 7 种警告。警告码对应的警告内容仅推荐参考。
另外，警告码具备扩展性，今后有可能追加新的警告码
请求首部字段是从客户端往服务器端发送请求报文中所使用的字段，
用于补充请求的附加信息、客户端信息、对响应内容相关的优先级等
内容。
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;
Accept 首部字段可通知服务器，用户代理能够处理的媒体类型及媒体
类型的相对优先级。可使用 type/subtype 这种形式，一次指定多种媒
体类型。
下面我们试举几个媒体类型的例子
文本文件
text/html, text/plain, text/css ...
application/xhtml+xml, application/xml ...
图片文件
image/jpeg, image/gif, image/png ...
视频文件
video/mpeg, video/quicktime ...
应用程序使用的二进制文件
application/octet-stream, application/zip ...
比如，如果浏览器不支持 PNG 图片的显示，那 Accept 就不指定
image/png，而指定可处理的 image/gif 和 image/jpeg 等图片类型。
Accept-Charset: iso-8859-5, unicode-1-1;q=0.8
Accept-Charset 首部字段可用来通知服务器用户代理支持的字符集及
字符集的相对优先顺序。另外，可一次性指定多种字符集。与首部字
段 Accept 相同的是可用权重 q 值来表示相对优先级。
该首部字段应用于内容协商机制的服务器驱动协商。
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Encoding 首部字段用来告知服务器用户代理支持的内容编码及
内容编码的优先级顺序。可一次性指定多种内容编码。
下面试举出几个内容编码的例子。
gzip
由文件压缩程序 gzip（GNU zip）生成的编码格式
（RFC1952），采用 Lempel-Ziv 算法（LZ77）及 32 位循环冗余
校验（Cyclic Redundancy Check，通称 CRC）。
compress
由 UNIX 文件压缩程序 compress 生成的编码格式，采用 Lempel-
Ziv-Welch 算法（LZW）。
deflate
组合使用 zlib 格式（RFC1950）及由 deflate 压缩算法
（RFC1951）生成的编码格式。
identity
不执行压缩或不会变化的默认编码格式
采用权重 q 值来表示相对优先级，这点与首部字段 Accept 相同。另
外，也可使用星号（*）作为通配符，指定任意的编码格式。
Accept-Language: zh-cn,zh;q=0.7,en-us,en;q=0.3
首部字段 Accept-Language 用来告知服务器用户代理能够处理的自然
语言集（指中文或英文等），以及自然语言集的相对优先级。可一次
指定多种自然语言集。
和 Accept 首部字段一样，按权重值 q 来表示相对优先级。在上述图
例中，客户端在服务器有中文版资源的情况下，会请求其返回中文版
对应的响应，没有中文版时，则请求返回英文版响应。
Authorization: Basic dWVub3NlbjpwYXNzd29yZA==
首部字段 Authorization 是用来告知服务器，用户代理的认证信息（证
书值）。通常，想要通过服务器认证的用户代理会在接收到返回的
401 状态码响应后，把首部字段 Authorization 加入请求中。共用缓存
在接收到含有 Authorization 首部字段的请求时的操作处理会略有差
异。
Expect: 100-continue
客户端使用首部字段 Expect 来告知服务器，期望出现的某种特定行
为。因服务器无法理解客户端的期望作出回应而发生错误时，会返回
状态码 417 Expectation Failed。
客户端可以利用该首部字段，写明所期望的扩展。虽然 HTTP/1.1 规
范只定义了 100-continue（状态码 100 Continue 之意）。
等待状态码 100 响应的客户端在发生请求时，需要指定 Expect:100-
continue。
首部字段 From 用来告知服务器使用用户代理的用户的电子邮件地
址。通常，其使用目的就是为了显示搜索引擎等用户代理的负责人的
电子邮件联系方式。使用代理时，应尽可能包含 From 首部字段（但
可能会因代理不同，将电子邮件地址记录在 User-Agent 首部字段
内）。
图：虚拟主机运行在同一个 IP 上，因此使用首部字段 Host 加以
区分
Host: www.hackr.jp
首部字段 Host 会告知服务器，请求的资源所处的互联网主机名和端
口号。Host 首部字段在 HTTP/1.1 规范内是唯一一个必须被包含在请
求内的首部字段。
首部字段 Host 和以单台服务器分配多个域名的虚拟主机的工作机制
有很密切的关联，这是首部字段 Host 必须存在的意义。
请求被发送至服务器时，请求中的主机名会用 IP 地址直接替换解
决。但如果这时，相同的 IP 地址下部署运行着多个域名，那么服务
器就会无法理解究竟是哪个域名对应的请求。因此，就需要使用首部
字段 Host 来明确指出请求的主机名。若服务器未设定主机名，那直
接发送一个空值即可。
形如 If-xxx 这种样式的请求首部字段，都可称为条件请求。服务器接
收到附带条件的请求后，只有判断指定条件为真时，才会执行请求。
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