HTTP 协议详解

最后更新： 2018-02-22

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HTTP [wiki] 即超文本传输协议( HyperText Transfer Protocol )，是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。

• 1999 年 6 月，定义了 HTTP 协议中现今广泛使用的一个版本—— HTTP 1.1
• 2015 年 5 月，HTTP/2 标准正式发表，替换 HTTP 1.1 成为 HTTP 的实现标准
• 设计 HTTP 最初的目的是为了提供一种发布和接收 HTML 页面的方法，但现在它的作用早已不再局限于此。
• HTTP 是一种 无连接 的协议( 限制每次连接只处理一个请求，后来 Keep-Alive 打破了这种状态 )
  • Keep-Alive 的优势是：避免了每次 HTTP 请求都会造成无谓的 TCP 连接的建立和断开，从而减少了通信量的开销。
  • 并且，在 HTTP/1.1 中，所有的连接默认都是持久连接。
  • 持久连接使得请求在管道中进行发送，这也使得一次并行发送多个请求成为了可能

// 头字段
Connection: Keep - Alive;

• HTTP 是一种 无状态 的协议( 每个请求都是独立的，服务器不知道每个请求之间的联系 )
  • 所以引入了 Cookie 来记录每次请求的状态
  • 详情： Cookie 会根据从服务器端返回的响应头字段中的一个叫做 Set-Cookie 的字段信息，来通知客户端保存 Cookie。当下次客户端向服务器发送请求时，客户端会自动保存的 Cookie 添加到请求头字段，然后发送给服务器。然后服务器会接收这个 Cookie，然后对比服务器上的记录，最后得到之前的状态信息。

• HTTP/2 [github page]
• HTTP 持久连接( HTTP Keep-Alive ) [wiki]
• 如何理解 HTTP 协议的 “无连接，无状态” 特点？

一个完整的 HTTP 请求，通常有以下的 7 个步骤：

1. 建立 TCP 连接

   • 在 HTTP 开始工作之前，Web 浏览器 主动与 Web 服务器 建立 TCP 连接

2. Web 浏览器向 Web 服务器发送请求行( A Request line )

   • 例如：POST /ajax-test/text.php HTTP/1.1

3. Web 浏览器发送请求头信息( Request header fields )

   • 浏览器发送其请求命令之后，还要以头信息的形式向 Web 服务器发送一些别的信息，之后浏览器发送了一空白行来通知服务器，它已经结束了该头信息的发送。 下面是一个请求头信息的例子：

   Host: localhost
   Connection: keep-alive
   Content-Length: 21
   Origin: http://localhost
   User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/52.0.2743.116 Safari/537.36
   Content-type: application/x-www-form-urlencoded
   Accept: */*
   Referer: http://localhost/ajax-test/
   Accept-Encoding: gzip, deflate
   Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8

4. Web 服务器作出应答（A Status line）

   • 例如：HTTP/1.1 200 OK

5. Web 服务器发送应答头信息( Response header fields )

   • 正如客户端会随同请求发送关于自身的信息一样，服务器也会随同应答向用户发送关于它自己的信息，并且也会向客户端发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束。下面是一个应答头信息的例子：

   Date: Sun, 14 Aug 2016 14:28:20 GMT
   Server: Apache/2.4.9 (Win32) PHP/5.5.12
   X-Powered-By: PHP/5.5.12
   Content-Length: 18
   Keep-Alive: timeout=5, max=99
   Connection: Keep-Alive
   Content-Type: text/html

6. Web 服务器向浏览器发送用户请求的数据

   • 服务器以 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。

7. Web 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。

一个 HTTP 请求消息的结构（Request Message）

1. 请求行（A request line）例如： GET /images/logo.gif HTTP/1.1
2. 请求头字段（Request header fields）
   包含一些客户端环境信息，身份验证信息等
3. 空行（An empty line）
   表示头信息结束
4. 请求体（An optional message body）
   请求体中可以包含客户提交的查询字符串信息，表单信息等等

一个 HTTP 响应消息的结构（Response）

1. 响应行（A status line）例如： HTTP/1.1 200 OK
2. 响应头字段（Response header fields）
   和请求头类似，包含了服务器类型，日期时间，内容类型和长度等信息
3. 空行（An empty line）
   表示头信息结束
4. 响应体（An optional message body）

HTTP 请求方法介绍

HTTP/1.0 支持： GET、POST、HEAD 3 种请求方法。
HTTP/1.1 支持： GET、POST、HEAD、OPTIONS、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT 8 种请求方法。

在浏览网页时，最常见到的请求方法是：GET、HEAD、POST。

GET 请求

• GET 请求最常用于向服务器请求资源，服务器响应后返回响应内容： 比如向服务器请求一个网页、一张图片等

• GET 请求也常用于向服务器查询某些信息。

  • 实现方法是：将查询字符串参数追加到 URL 末尾即可（为了确保不会出错，查询字符串需要经过 encodeURIComponent() 进行编码）。

function addURLParam(url, name, value) {
  url += url.indexOf("?") == -1 ? "?" : "&";
  url += encodeURIComponent(name) + "=" + encodeURIComponent(value);
  return url;
}

注意：GET 请求对所发送的信息数量有限制，一般在 2000 个字符左右，并且发送的信息透明，不安全，所以不能用来发送重要信息。

HEAD 请求

HEAD 请求与 GET 请求一样，都是向服务器发出指定资源的请求。但是，服务器在响应 HEAD 请求时不会回传资源的内容部分，即：响应主体。 这样，我们可以在不传输全部内容的情况下，就可以获取服务器的响应头信息。

因此，HEAD 方法常被用于客户端查看服务器的性能、检测 URL 的有效性、获取资源更新的日期时间等。

POST 请求

POST 请求的主要目的不是获取响应的主体内容，而是向服务器发送重要的数据。比如：表单数据提交、文件上传等。

POST 请求把数据作为请求的主体进行提交。并且对发送信息的数量没有限制。安全性也比 GET 请求高。

其它请求

• PUT 请求： 向指定资源位置上传其最新内容
• DELETE 请求： 功能与 PUT 请求相反，DELETE 请求请求服务器删除 Request-URI 所标识的资源
• CONNECT 请求： 该请求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。通常用于 SSL 加密服务器的链接与非加密的 HTTP 代理服务器的通信。
• OPTIONS 请求： 该请求使服务器传回 Request-URI 所标识的资源支持的所有 HTTP 请求方法
• TRACE 请求： 该请求请求服务器回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断

HTTP Headers

HTTP 头字段 （HTTP Headers） ， 指的是在超文本传输协议 (HTTP)的请求和回复消息中，协议头部分的那些组件。它用来准确描述正在获取的资源、服务器或者客户端的行为。

根据实际用途，可以将头字段分为 4 种类型：通用头字段、请求头字段、响应头字段和实体头字段。

• 常见的 HTTP 通用头字段

  • Cache-Control： 控制缓存的行为
  • Connection： 设置当前连接的类型
  • Date： 创建报文的日期时间
  • Via： 代理服务器的相关信息
  • Transfer-Encoding： 告诉浏览器用来将实体安全地传输给用户的编码形式。当前定义的方法包括：分块 、压缩（compress）、缩小（deflate）、压缩（gzip）、实体（identity）

• 常见的 HTTP 请求头字段

  • Accept： 用于高速服务器，客户机支持的数据类型
  • Accept-Charset： 用于告诉服务器，客户机采用的编码格式
  • Accept-Encoding： 用于告诉服务器，客户机支持的数据压缩格式
  • Accept-Language： 客户机的语言环境
  • Host： 客户机通过这个头高速服务器，想访问的主机名
  • If-Modified-Since： 客户机通过这个头告诉服务器，资源的缓存时间
  • Referer： 客户机通过这个头告诉服务器，它是从哪个资源来访问服务器的（防盗链）
  • User-Agent： 客户机通过这个头告诉服务器，客户机的软件环境
  • Cookie： 客户机通过这个头可以向服务器带数据

• 常见的 HTTP 响应头字段

  • Accept-Ranges： 是否接受字节范围请求
  • ETag： 资源的匹配信息
  • Retry-After： 对再次发起请求的时机要求
  • Set-Cookie： 设置 Cookie
  • Server： HTTP 服务器的安装信息
  • Vary： 代理服务器缓存的管理信息

• 常见的 HTTP 实体头字段

  • Allow： 访问该资源可支持的 HTTP 方法
  • Content-Encoding： 实体的编码方式
  • Content-Length： 实体主体的大小
  • Content-Type： 实体的媒体类型
  • Content-Disposition： 告诉浏览器以下载方式打开数据
  • 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

更详细 HTTP 头字段信息请参看 HTTP 头字段列表 [wiki]

HTTP 状态码

HTTP 状态码（英语：HTTP Status Code）是用以表示网页服务器 HTTP 响应状态的 3 位数字代码。

状态代码的第一个数字代表当前响应的类型：

• 1xx 消息——接收的请求正在处理
• 2xx 成功——请求正常处理完毕
• 3xx 重定向——需要进行附加操作以完成请求
• 4xx 请求错误——服务器无法处理请求
• 5xx 服务器错误——服务器处理请求时出错

• 常见的 HTTP 状态码
  • 200 OK：请求已成功完成，请求所希望的响应头或数据体将随此响应返回。
  • 204 No Content：请求处理成功，但没有资源可返回
  • 206 Partial Content：请求处理成功，服务器将返回指定范围的内容
  • 301 Moved Permanently：永久性重定向。表示请求的资源已经被分配了新的 URI，希望以后对改资源的请求使用新的 URI
  • 302 Found：临时性重定向。表示请求的资源已经被分配了新的 URI，希望本次对改资源的请求使用新的 URI
  • 400 Bad Request：表示请求报文中存在语法错误
  • 403 Forbidden：表明对请求资源的访问被服务器拒绝了
  • 404 Not Found：表明服务器上无法找到请求的资源
  • 408 Request Timeout：请求超时
  • 500 Internal Server Error：表明服务器在执行请求时发生了错误
  • 503 Service Unavailable：表明服务器暂时处于超负荷或正在进行停机维护，现在无法处理请求

更多状态码的详细信息请参看 HTTP 状态码 [wiki]

参考资料

• 【文章】HTTP 协议详解
• 【文章】HTTP 协议详解