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HTTP 相关

琯琯
2017-08-26
     

基础概念

Web 基础

  • HTTP(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)。
  • WWW(World Wide Web)的三种技术:HTML、HTTP、URL。
  • RFC(Request for Comments,征求修正意见书),互联网的设计文档。

URL

  • URI(Uniform Resource Indentifier,统一资源标识符)
  • URL(Uniform Resource Locator,统一资源定位符)
  • URN(Uniform 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。

请求和响应报文

请求报文

响应报文

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,而是传输实体主体数据。

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 的参数存储在实体主体部分。

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 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 WEB 网站不使用该方法。

DELETE:删除文件

与 PUT 功能相反,并且同样不带验证机制。

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。

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。

TRACE 一般不会使用,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。

CONNECT:要求用隧道协议连接代理

主要使用 SSL(Secure Sokets Layer,安全套接字)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。

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-Match,If-ModifiedSince,If-None-Match,If-Range,If-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。

  • 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

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。

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。

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。

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:

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。

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。

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。

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 SSL(Secure Socket Layer)通信,再由 SSL 和 TCP 通信。通过使用 SSL,HTTPs 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)

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(CA,Certificate 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。

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;

(完)

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