HTTP简介

Http（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）：超文本指的是包含图片、视频、压缩包、超链接等。

例如HTML（HyperText Mark-up Language，超文本标记语言）就是一种超文本

无状态

无状态协议：

  1. 优点：服务端不需要记忆状态，能够减轻负担。
  2. 缺点：对于事务处理没有记忆能力，对于有关联的多个请求，难以进行控制。

解决：通过Cookie和通过Session会话保存状态

  1. Cookie：客户端第一次请求时，服务端下发Cookie数据，客户端保存Cookie，后续请求带上Cookie，避免重复验证
  2. Session：客户端第一次请求时，服务端为每个客户端创建Session，保存数据，并将Session ID以Cookie形式返回给客户端，客户端每次请求带着Session ID

Cookie和Session区别

  1. Cookies数据保存在客户端，可以减轻服务器压力。Session数据保存在服务端，占用服务器资源
  2. Cookies在本地可以修改、删除、禁用。Session安全一点。
  3. Cookie大小有限，最大为4KB

不安全

  1. 明文传输，数据没有加密，内容会被窃听，例如账号信息泄漏
  2. 无法验证报文完整性，内容会被篡改，例如植入了垃圾广告
  3. 不验证通信方身份，可能遭遇伪装（冒充），例如访问到假的网站

解决：使用HTTPS

浏览器请求过程

  1. 浏览器输入url。先解析url地址是否合法
  2. 浏览器检查是否有缓存（浏览器缓存-系统缓存-路由器缓存）。如果有，直接显示。如果没有，跳到第三步。
  3. 在发送http请求前，需要域名解析（DNS解析），解析获取对应过的ip地址。
  4. 浏览器向服务器发起tcp连接，三次握手
  5. 握手成功后，浏览器向服务器发送http请求，请求数据包
  6. 服务器收到处理的请求，将数据返回至浏览器
  7. 浏览器收到http响应。
  8. 浏览器解析响应。如果响应可以缓存，则存入缓存
  9. 浏览器发送请求获取嵌入在HTML中的资源（html，css，JavaScript，图片，音乐等），对于未知类型，会弹出对话框
  10. 浏览器发送异步请求
  11. 页面全部渲染结束

Http请求过程

  1. 建立TCP连接
  2. 客户端发送请求行，例如GET
  3. 客户端发送请求头，以空白行结尾
  4. 服务器发送状态行：例如协议版本号，响应状态码
  5. 服务器发送响应头
  6. 服务器发送响应数据，以空白行结尾
  7. 断开TCP连接

请求方式

GET：参数在URL中，只支持ASCII字符

POST：参数在Body中，数据可以是任意格式

  1. POST请求URL中也可以有参数
  2. GET也可以在Body中携带数据
  3. 请求安全（服务器数据不会被修改）和幂等（多次调用结果相同）
    1. GET语义是只读，不修改服务器数据，因此是安全和幂等
    2. POST可能会增、删、改服务器数据，因此是不安全和非幂等的
    3. 实际情况中，开发者不一定按照要求实现，GET也可以修改数据，POST不修改数据
  4. 从通信安全上看，GET和POST都是明文请求，都可以被截获

HTTP状态码

1xx 类状态码属于提示信息，是协议处理中的一种中间状态，实际用到的比较少。

2xx 类状态码表示服务器成功处理了客户端的请求

  • 「200 OK」是最常见的成功状态码，表示一切正常。如果是非 HEAD 请求，服务器返回的响应头都会有 body 数据。
  • 「204 No Content」也是常见的成功状态码，与 200 OK 基本相同，但响应头没有 body 数据。
  • 「206 Partial Content」是应用于 HTTP 分块下载或断点续传，表示响应返回的 body 数据并不是资源的全部，而是其中的一部分，也是服务器处理成功的状态。

3xx 类状态码表示客户端请求的资源发送了变动，需要客户端用新的 URL 重新发送请求获取资源，也就是重定向。

  • 「301 Moved Permanently」表示永久重定向，说明请求的资源已经不存在了，需改用新的 URL 再次访问。
  • 「302 Found」表示临时重定向，说明请求的资源还在，但暂时需要用另一个 URL 来访问。

301 和 302 都会在响应头里使用字段 Location，指明后续要跳转的 URL，浏览器会自动重定向新的 URL。

  • 「304 Not Modified」不具有跳转的含义，表示资源未修改，重定向已存在的缓冲文件，也称缓存重定向，也就是告诉客户端可以继续使用缓存资源，用于缓存控制。

4xx 类状态码表示客户端发送的报文有误，服务器无法处理，也就是错误码的含义。

  • 「400 Bad Request」表示客户端请求的报文有错误，但只是个笼统的错误。
  • 「403 Forbidden」表示服务器禁止访问资源，并不是客户端的请求出错。
  • 「404 Not Found」表示请求的资源在服务器上不存在或未找到，所以无法提供给客户端。

5xx 类状态码表示客户端请求报文正确，但是服务器处理时内部发生了错误，属于服务器端的错误码。

  • 「500 Internal Server Error」与 400 类型，是个笼统通用的错误码，服务器发生了什么错误，我们并不知道。
  • 「501 Not Implemented」表示客户端请求的功能还不支持，类似“即将开业，敬请期待”的意思。
  • 「502 Bad Gateway」通常是服务器作为网关或代理时返回的错误码，表示服务器自身工作正常，访问后端服务器发生了错误。
  • 「503 Service Unavailable」表示服务器当前很忙，暂时无法响应服务器，类似“网络服务正忙，请稍后重试”的意思。

版本差异

Http/0.9（1991年）

没有Header，只支持GET请求

Http/1.0（1996年）

  1. 引入Header概念，让HTTP请求和响应更加灵活，将元数据和头信息分离
  2. 请求头引入了Http/1.0协议版本号
  3. 支持GET、POST、HEAD请求
  4. 传输的数据不再仅限于文本
  5. 增加了响应状态码（Status Code），标记可能的错误原因
    1. 1xx消息响应
    2. 2xx成功响应
    3. 3xx重定向
    4. 4xx客户端错误
    5. 5xx服务器错误
  6. Content-Type传输其他类型文件，例如图像、视频、二进制文件
  7. 一个TCP连接只能发送一次请求，每次请求都需要重新建立TCP连接。（可以使用Connection非标准字段，由于不是标准，实现不统一）

Http/1.1（1997年）

  1. 实现长连接（默认Connection: keep-alive），即TCP连接默认不关闭，允许多次请求重用TCP连接，必须串行发送，要并发的话需要建立多个TCP连接，浏览器限制一个Host只能建立6个TCP连接
  2. 支持Pipeline传输，一个TCP连接中，客户端可以发出多个请求，不需要等服务端响应，解决了请求的队头阻塞，但没有解决响应的队头阻塞，需要根据请求的先后顺序响应。
  3. 允许响应数据分块（chunked），实现断点续传
  4. 支持PUT、DELETE、PATCH（更新某些字段）、OPTIONS（检查请求方式）请求
  5. 请求头新增Host字段，让服务端知道用户请求的是哪个域名，用来处理服务器存在多个虚拟主机的情况。
  6. 头信息是二进制，数据可以是文本，也可以是二进制
  7. 提供身份认证机制，许多web站点要求用户提供一个用户名—口令对才能访问存放在其服务器中的文档，这种要求称为身份认证(authentication)。HTTP提供特殊的状态码和头部来帮助Web站点执行身份认证。
  8. 新增Type、Language、Encoding等字段

Http/1.1（2014年）：

  1. 增加了TLS支持，即https传输
  2. 支持四种模型：
    1. 短连接
    2. 可重用TCP的长连接
    3. 服务端push模型（服务端主动将数据推送到客户端cache中）
    4. WebSocket模型

Http/2.0（2015年）

  1. 二进制分帧：全部以二进制格式传输，不再是纯文本，解析更加高效，一个消息由一个或多个帧组成
  2. IO多路复用，双工：
    1. 同域名下所有通信在一个连接上完成，支持并发多个请求。不需要建立多个TCP连接，每个数据包标记自身属于哪个流。
    2. 不用按顺序响应，而是在接收端重组，解决队头阻塞问题
  3. 允许服务器主动向客户端推送数据，一次客户端请求，服务端可以多次响应。客户端请求HTTP2.0的Web Server时，服务器会顺便把一些客户端需要的资源一起推送到客户端，避免客户端多次发出请求。客户端已缓存的话可以选择拒收，适合加载静态资源
  4. 头信息压缩机制（HPACK格式），减少数据传输量：
    1. 头信息使用gzip或compress压缩后再发送
    2. 客户端和服务器同时维护一张头信息表（头部键-值），所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，后续只发索引号。新的首部会替换或追加字段
  5. 默认要求HTTPS

帧：通信的最小单位，一个消息由一个或多个帧组成

流：每个请求和响应的所有数据包，是一个虚拟的通道，承载双向消息，每个流有一个唯一的整数ID

  • TCP复用：TCP连接复用是将多个客户端的HTTP请求复用到一个服务器端TCP连接上，
  • HTTP复用：一个客户端的多个HTTP请求通过一个TCP连接进行处理。

Http/3.0

Http2.0只解决了Http的队头阻塞，没有解决TCP的队头阻塞

Http3.0使用UDP，重新实现了一套可靠传输协议（QUIC）

断点续传的原理

Range:用于客户端到服务端的请求，可以通过改字段指定下载文件的某一段大小及其单位，字节偏移从0开始。典型格式：

Ranges: (unit=first byte pos)-[last byte pos]

Ranges: bytes=4000- 下载从第4000字节开始到文件结束部分

Ranges: bytes=0~N 下载第0-N字节范围的内容

Ranges: bytes=M-N 下载第M－N字节范围的内容

Ranges: bytes=-N 下载最后N字节内容

If-Range:用于客户端到服务端的请求，用于判断实体是否发生改变，必须与Range配合使用。若实体未被修改，则响应所缺少的那部分；否则，响应整个新的实体。

Accept-Ranges:用于server到client的应答，client通过该自段判断server是否支持断点续传。

Accept-Ranges:bytes 表示支持以bytes为单位进行传输。

Accept-Ranges:none 表示不支持断点续传

Content-Ranges:用于sever到client的应答，与Accept-Ranges在同一个报文内，通过该字段指定了返回的文件资源的字节范围。格式如下：

Content-Ranges:bytes M-N/size 大小为size的文件的第M－N字节范围的内容

https://mp.weixin.qq.com/s/fvvnQ3xI1nz-Ri3vBfG2lwhu

https://www.jianshu.com/p/7b91778158da

https://blog.csdn.net/xiaoming100001/article/details/81109617

  • 内容缓存：将经常用到的内容进行缓存起来，那么客户端就可以直接在内存中获取相应的数据了。
  • 压缩：将文本数据进行压缩，减少带宽
  • SSL加速（SSL Acceleration）：使用SSL协议对HTTP协议进行加密，在通道内加密并加速
  • TCP缓冲：通过采用TCP缓冲技术，可以提高服务器端响应时间和处理效率，减少由于通信链路问题给服务器造成的连接负担。

HttpDNS

传统DNS过程

  1. 检查浏览器中是否有域名缓存
  2. 检查操作系统中是否有域名缓存：可以修改host文件
  3. 向网络配置中的本地运营商DNS（LocalDNS）发出请求
  4. LocalDNS没有的话会向根域名服务器请求解析，返回对应的顶级域名服务器的地址
  5. LocalDNS请求顶级域名服务器，返回对应的二级域名服务器
  6. LocalDNS请求二级域名服务器，查询DNS记录表，返回IP地址和DNS的TTL值
  7. LocalDNS根据TTL值缓存IP地址，返回给客户端系统，客户端系统根据TTL值缓存再本地缓存中

HttpDNS

直接向HttpDNS服务器IP进行请求，返回对应的IP地址。通常由服务端自行部署

优点：

  1. 防止DNS劫持
  2. 避免DNS搜索和解析，提高响应速度
  3. 服务器可以自行对IP地址排序，降低连接失败率

使用场景

  1. 对首屏时延要求比较高的APP或者网页；
  2. 希望降低访问延迟、减少跨网访问的资讯、游戏类APP；
  3. 希望降低连接失败率，提升业务成功率的通用APP；
  4. 域名屡次被劫持，希望用户访问顺畅无阻的APP；

https://wjrsbu.smartapps.cn/zhihu/article?id=380524458&isShared=1&_swebfr=1&_swebFromHost=baiduboxapp

TTL是 Time To Live的缩写，该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量。TTL是IPv4报头的一个8 bit字段。

注意：TTL与DNS TTL有区别。二者都是生存时间，前者指ICMP包的转发次数（跳数），后者指域名解析信息在DNS中的存在时间。

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