HTTP（超文本传输协议）详解

一、基本概念

二、HTTP报文（结构）

(一) 请求报文

(二) 响应报文

三、HTTP请求方法

1. GET方法

2. POST方法

3. PUT方法

4. HEAD方法

5. DELETE

6. OPTIONS

一、知识扩展

7. TRACE

8. CONNECT

四、HTTP持久通信

(一) HTTP keep-alive

(二) HTTP请求并发

1. 管线化

2. 多路复用

(三) Cookie

1. Cookie的由来

2. Cookie的基本概念

3. Cookie的工作流程

五、HTTP状态码

(一) 常见状态码

六、HTTPS概述

(一) SSL/TLS

一、基本概念

HTTP（超文本传输协议）用于在客户端（如浏览器）和服务器之间传输超文本数据，例如网页、图片、视频等。

HTTP是一种不保存状态（无状态）协议，即每个请求都是独立的，服务器不会自动保留客户端的前次请求信息。
通信方式分为：请求（客户端）和响应（服务器端）
- 请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端
- 提供资源响应的一端称为服务器端。
- HTTP协议规定，请求由客户端端发出，服务器响应该请求并返回。
客户端请求或访问服务器端资源是通过URL/URI的方式去得到相应的资源
- URI用字符串标识某一互联网资源。
  - 如：http://www.iana.org/assignments/uri-schemes/uri-schemes.xhtml
  - 在日常使用中，习惯称为URL。
- URL表示资源的地点（URL是URI的子集）
  - 如：http://www.iana.org
  - 也可以称之为URI，因为URL是URI的子集。

二、HTTP报文（结构）

用于HTTP协议交互的信息被称为HTTP报文。

请求端（客户端）的HTTP报文叫做请求报文
响应端（服务器端）的HTTP报文叫做响应报文
HTTP报文本身由多行数据构成的字符串文本。

HTTP报文分为报文首部和报文主体两部分组成，两者由空行来划分，通常，不一定要有报文主体。

报文首部：服务器端或客户端需处理的请求或响应的内容及属性。
空行（CR+LF）
- CR：回车符 - 16进制0x0d
- LF：换行符 - 16进制0x0a
报文主体：应被发送的数据。

(一) 请求报文

HTTP 请求报文由客户端（如浏览器）发送到服务器，包含以下三个主要部分：

请求行（Request Line）
- 格式：方法请求目标（URL） HTTP版本
- 说明：指定请求的类型、目标资源和使用的 HTTP 协议版本。
- 示例：GET /index.html HTTP/1.1
请求头（Headers）
- 格式：键: 值（每行一个键值对）
- 说明：提供请求的元信息，如主机、用户代理、内容类型等。
- 常见头部
  - Host：目标服务器的域名。
  - Accept：客户端接受的响应内容类型。
  - User-Agent：客户端软件信息。
请求体（Body，可选）
- 说明：包含客户端发送给服务器的数据，通常用于 POST、PUT 等请求。
  - 注：GET 请求通常没有请求体。
- 示例：表单数据、JSON 数据等。
实例：请求报文

此例中为 GET 请求，没有请求体，因为 GET 请求通常只获取资源，不发送数据。

GET /index.html HTTP/1.1							#请求行
Host: www.example.com									#此行到底是请求头
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) Chrome/120.0.0.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Connection: keep-alive

(二) 响应报文

状态行（Status Line）
- 格式：HTTP版本状态码状态消息
- 说明：描述响应的协议版本和处理结果。
- 示例：HTTP/1.1 200 OK
响应头部（Headers）
- 格式：键: 值（每行一个键值对）
- 说明：提供响应的元信息，如内容类型、内容长度等。
- 常见头部
  - Content-Type：响应体的内容类型。
  - Server：服务器软件信息。
  - Content-Length：响应体的字节长度。
响应体（Body，可选）
- 说明：包含服务器返回的实际数据，如 HTML、JSON、图片等。
- 示例：网页内容、API 返回的 JSON 数据等。
实例：响应报文

注：响应头部和响应体之间有一个空行，表示头部信息结束。

HTTP/1.1 200 OK								#状态行
Date: Sun, 25 May 2025 17:39:00 GMT			#响应头
Server: Apache/2.4.41 (Unix)
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Content-Length: 125
Connection: keep-alive#空行（CR+LF，表示头部信息结束）
<!DOCTYPE html>								#响应体
<html>
<head><title>Welcome</title>
</head>
<body><h1>Hello, World!</h1>
</body>
</html>

三、HTTP请求方法

向请求URI指定的资源发送请求报文时，采用称为方法的命令。

方法的作用在于，可以指定请求的资源按期望产生某种行为。

注：方法名区分大小写，要用大写字母。。

1. GET方法

功能：从服务器获取资源。用于请求数据而不对数据进行更改。
- 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3
- 示例：

请求
GET /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com响应
返回index.html的页面资源

2. POST方法

功能：向服务器发送数据以创建新资源。
数据位置：数据包含在请求体中（例如JSON、表单数据）。
支持的HTTP版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3
示例：

请求：
POST /abc.php HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 1560
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded[1560字节的请求体数据]响应：
返回abc.php接收数据的处理结果

3. PUT方法

功能：向服务器发送数据以更新现有资源。如果资源不存在，则创建新资源。
支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3
示例：

请求：
PUT /index.html HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 1560
Content-Type: text/html响应：
返回状态码204 No Content（表示服务器成功处理了请求，但不返回任何响应体）

4. HEAD方法

功能：用于确认URI的有效性及资源更新的日期时间等。
特征：类似于GET，但只返回响应头部，不返回资源内容
支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1
示例：

HEAD /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com响应：
返回index.html有关的响应头

5. DELETE

功能：从服务器删除指定的资源。
支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1
示例：

请求：
DELETE /index.html HTTP/1.1
Host: www.baidu.com响应：
返回状态码204 No Content（表示服务器成功处理了请求，但不返回任何响应体）

6. OPTIONS

功能：返回服务器支持的 HTTP 方法。
支持的HTTP协议版本：HTTP/1.1
示例：

请求：
OPTIONS * HTTP/1.1
Host: www.baidu.com响应：
HTTP/1.1 200 OK
Allow:GET,POST,HEAD,OPTIONS

一、知识扩展

如果不是访问特定资源而是对服务器本身发起的请求，可以用 * 来代替请求URI。

7. TRACE

功能：回显服务器收到的请求，主要用于诊断。
支持的HTTP协议版本：HTTP/1.1
示例：

请求：
TRACE /index.html HTTP/1.1
Host: www.baidi.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)响应：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: message/http
Content-Length: 145#空行
TRACE /index.html HTTP/1.1					#此行以下都是响应体，体现的是客户端的请求内容。
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)

8. CONNECT

功能：建立一个到服务器的隧道，通常用于 HTTPS 连接。
- 格式：
  - CONNECT 目标服务器:端口 HTTP/1.1
  - Host: 目标服务器
支持的HTTP协议版本：HTTP/1.1
注：代理服务器的地址是通过客户端的网络配置指定的，不写在报文中。
- 如：浏览器中的设置-代理，或是curl 的 --proxy 参数。

示例：

请求：
CONNECT www.baidu.com:443 HTTP/1.1
Host: www.baidu.com响应：
HTTP/1.1 200 Connection Established

四、HTTP持久通信

(一) HTTP keep-alive

在 HTTP/1.0 中，每次请求都需要重新建立一次 TCP 连接，请求完成后立即关闭（即短连接）。

每个请求都经历完整的连接流程：

TCP 三次握手 → HTTP 请求/响应 → TCP 四次挥手

假如你要请求三个资源，就得重复三次这样的过程，网络开销大、性能低下。

为了解决这个问题，HTTP/1.1 引入了“持久连接”（HTTP Persistent Connection）。通过一个 TCP 连接，客户端可以连续发送多个 HTTP 请求，直到一方显式关闭连接为止：

TCP 三次握手 → 多次 HTTP 请求/响应→ TCP 四次挥手

持久连接的实现方式如下：

HTTP/1.1 默认开启持久连接，无需额外设置。
请求头中添加：Connection: keep-alive
- 为了兼容旧版本或明确表达意图，可以在请求头中添加
如果需要关闭连接，需显式设置：Connection: close

(二) HTTP请求并发

HTTP/1.0并不允许连续多个HTTP请求，默认其是请求-响应完成之后再请求-响应。没有并发。

1. 管线化

HTTP 管线化是 HTTP/1.1 引入的特性，它允许客户端在一个持久连接上，连续发送多个 HTTP 请求，而不必等待前一个响应回来。

Request A → Request B → Request C （连续发）
← Response A ← Response B ← Response C（按顺序回）

特征与限制
- 请求可以并发发出去，但响应必须按请求顺序返回。
- 如果前一个响应很慢，会阻塞后续所有响应 —— 这叫队头阻塞（Head-of-line blocking）。
- 如果中间有代理服务器（如老式网关、防火墙）不支持管线化，容易出问题。
- 浏览器（Chrome、Firefox、IE）出于兼容性和稳定性考虑，默认禁用管线化。
本质缺点：没有真正实现请求/响应并行处理，只是请求发送的顺序变了，但响应必须串行处理。

2. 多路复用

HTTP/2.0引入了多路复用，它允许多个请求和响应在一个 TCP 连接中完全并行交错地传输，互不阻塞、顺序无关，完全解决了 HTTP/1.1 管线化的所有问题。

工作机制：
- HTTP/2 使用二进制格式传输，而不是文本。
- 每个请求/响应被划分成多个帧（Frame），这些帧可以交错混合在一条 TCP 连接上。
- 每个请求/响应流都有一个唯一的 Stream ID，可以并发处理。
多路复用和管线化的关键区别：
- 客户端发了 A、B、C 三个请求
- 管线化：
  - A 响应慢，B 和 C 响应虽然早就准备好了，但不能先发，只能等 A 完成之后再处理后续请求。
- 多路复用：
  - 每个请求有独立的 Stream ID，服务端谁准备好了就先返回。
- 比如：
  - 去饭店点了4个菜，这四个菜不按顺序上菜，而是谁先做好谁上（多路复用）。
  - 去饭店点了4个菜，即便是后几道菜做好了，也要等着第一个菜上了，再跟着上（管线化）。

(三) Cookie

1. Cookie的由来

假设要求登录认证的Web页面本身无法进行状态的管理，那每次跳转新页面就会出现两张情况：

再次登录
在每次的请求报文中附加参数来管理登录状态。

由于无状态协议的特点可以减少服务器CPU和内存资源的消耗，所以既要保存无状态这个特征又要解决类似的矛盾所以引进了Cookie技术。

2. Cookie的基本概念

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。

本质是浏览器保存的一小段文本信息，随每次请求自动带上。

3. Cookie的工作流程

第一次请求网站，服务器返回响应时，设置 Cookie：

Set-Cookie: session_id=abc123; Path=/; Expires=Wed, 01 Jun 2025 00:00:00 GMT

浏览器保存这个 Cookie
之后请求同站点时，浏览器会自动带上这个 Cookie：

Cookie: session_id=abc123

五、HTTP状态码

HTTP状态码负责表示客户端HTTP请求的返回结果，标记服务器端的处理是否正常、通知出现的错误等工作。

状态码如：200 OK，以3位数字和原因短句组成。

数字中第一位指定了响应类别，后两位无分类。响应类别有以下5种。

	类别	原因短句
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

(一) 常见状态码

200 OK
- 请求成功，服务器已成功处理客户端请求并返回预期内容。

204 No Content
- 请求成功，服务器已处理请求，但无内容返回。
- 常用于指示服务器成功执行了请求（如DELETE、PUT），但无需返回数据。
301 Moved Permanently
- 永久性重定向
- 请求的资源已永久移动到新URL
302 Found
- 临时重定向
- 请求的资源暂时移动到新URL，客户端应继续使用原URL。
401 Unauthorized
- 需要认证（如登录）。
403 Forbidden
- 服务器理解请求，但拒绝授权访问。
404 Not Found
- 服务器无法找到请求的资源。
500 Internal Server Error
- 服务器在处理请求时发生内部错误，无法完成请求。

六、HTTPS概述

HTTPS并非是应用层的一种新协议，而是HTTP通信接口部分用SSL和TLS协议代替而已。

如：
- HTTP通信流程是：HTTP->TCP。
- HTTPS通信流程是：HTTP->SSL->TCP
注：目前SSL已被TLS替代（版本进化更名为TLS）但是由于历史原因，“SSL”这个名字仍常被用来泛指SSL/TLS协议。

(一) SSL/TLS

SSL/TLS（Secure Sockets Layer / Transport Layer Security）是一种安全协议，用于在客户端和服务器之间建立加密连接，以保护数据的机密性和完整性。

SSL（安全套接字层）
- SSL由Netscape公司在1994年开发，旨在保护Web浏览器与服务器之间的通信。它经历了多个版本（1.0、2.0、3.0），但由于安全漏洞，SSL 3.0是最后一个广泛使用的版本，现已逐渐被淘汰。

TLS（传输层安全协议）
- TLS是SSL的继任者，由IETF（互联网工程任务组）在1999年发布。TLS 1.0基于SSL 3.0改进，随后推出了：
  - TLS 1.1（2006年）
  - TLS 1.3（2018年）
  - TLS 1.2（2008年）

HTTP（超文本传输协议）详解

一、基本概念

二、HTTP报文（结构）

(一) 请求报文

(二) 响应报文

三、HTTP请求方法

1. GET方法

2. POST方法

3. PUT方法

4. HEAD方法

5. DELETE

6. OPTIONS

一、知识扩展

7. TRACE

8. CONNECT

四、HTTP持久通信

(一) HTTP keep-alive

(二) HTTP请求并发

1. 管线化

2. 多路复用

(三) Cookie

1. Cookie的由来

2. Cookie的基本概念

3. Cookie的工作流程

五、HTTP状态码

(一) 常见状态码

六、HTTPS概述

(一) SSL/TLS

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