本章将针对 HTTP 协议结构进行讲解,主要使用HTTP/1.1版本。学完这章,想必大家就能理解 HTTP 协议的基础了。
HTTP知识整合
HTTP——一、了解Web及网络基础
HTTP——二、简单的HTTP协议
HTTP——三、HTTP报文内的HTTP信息
HTTP——四、返回结果的HTTP状态码
HTTP——五、与HTTP协作的Web服务器
HTTP——六、HTTP首部
HTTP——七、确保Web安全的HTTPS
HTTP——八、确认访问用户身份的认证
HTTP——九、基于HTTP的功能追加协议
HTTP——十、构建Web内容的技术
HTTP——十一、Web的攻击技术
一、HTTP协议用于客户端和服务器之间的通信
HTTP 协议和 TCP/IP 协议族内的其他众多的协议相同,用于客户端和服务器之间的通信。
请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端,而提供资源响应的一端称为服务器端。
图:应用 HTTP 协议时,必定是一端担任客户端角色,另一端担任服务器端角色。
在两台计算机之间使用 HTTP 协议通信时,在一条通信线路上必定有一端是客户端,另一端则是服务器端。
有时候,按实际情况,两台计算机作为客户端和服务器端的角色有可能会互换。但就仅从一条通信路线来说,服务器端和客户端的角色是确定的,而用 HTTP 协议能够明确区分哪端是客户端,哪端是服务器端。
二、通过请求和响应的交换达成通信
图:请求必定由客户端发出,而服务器端回复响应
HTTP 协议规定,请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并返回。换句话说,肯定是先从客户端开始建立通信的,服务器端在没有接收到请求之前不会发送响应。
下面,我们来看一个具体的示例。
下面则是从客户端发送给某个 HTTP 服务器端的请求报文中的内容。
起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型,称为方法(method)。随后的字符串 /index.htm 指明了请求访问的资源对象,也叫做请求 URI(request-URI)。最后的 HTTP/1.1,即 HTTP 的版本号,用来提示客户端使用的 HTTP 协议功能。
综合来看,这段请求内容的意思是:请求访问某台 HTTP 服务器上的/index.htm 页面资源。
请求报文是由请求方法、请求 URI、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的。
图:请求报文的构成
请求首部字段及内容实体稍后会作详细说明。接下来,我们继续讲解。接收到请求的服务器,会将请求内容的处理结果以响应的形式返回。
在起始行开头的 HTTP/1.1 表示服务器对应的 HTTP 版本。
紧挨着的 200 OK 表示请求的处理结果的状态码(status code)和原因短语(reason-phrase)。下一行显示了创建响应的日期时间,是首部
字段(header field)内的一个属性。
接着以一空行分隔,之后的内容称为资源实体的主体(entity body)。
响应报文基本上由协议版本、状态码(表示请求成功或失败的数字代码)、用以解释状态码的原因短语、可选的响应首部字段以及实体主体构成。稍后我们会对这些内容进行详细说明。
图:响应报文的构成
三、HTTP是不保存状态的协议
HTTP 是一种不保存状态,即无状态(stateless)协议。HTTP 协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在 HTTP 这个级别,协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。
图:HTTP 协议自身不具备保存之前发送过的请求或响应的功能
使用 HTTP 协议,每当有新的请求发送时,就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把 HTTP 协议设计成如此简单的。
可是,随着 Web 的不断发展,因无状态而导致业务处理变得棘手的情况增多了。比如,用户登录到一家购物网站,即使他跳转到该站的其他页面后,也需要能继续保持登录状态。针对这个实例,网站为了能够掌握是谁送出的请求,需要保存用户的状态。
HTTP/1.1 虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能,于是引入了 Cookie 技术。有了 Cookie 再用 HTTP 协议通信,就可以管理状态了。有关 Cookie 的详细内容稍后讲解。
四、请求URI定位资源
HTTP 协议使用 URI 定位互联网上的资源。正是因为 URI 的特定功能,在互联网上任意位置的资源都能访问到。
图:HTTP 协议使用 URI 让客户端定位到资源
当客户端请求访问资源而发送请求时,URI 需要将作为请求报文中的请求 URI 包含在内。指定请求 URI 的方式有很多。
图:以 http://hackr.jp/index.htm 作为请求的例子
除此之外,如果不是访问特定资源而是对服务器本身发起请求,可以用一个 * 来代替请求 URI。下面这个例子是查询 HTTP 服务器端支持的 HTTP 方法种类。
OPTIONS * HTTP/1.1
五、告知服务器意图的 HTTP 方法
下面,我们介绍 HTTP/1.1 中可使用的方法。
GET :获取资源
GET 方法用来请求访问已被 URI 识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说,如果请求的资源是文本,那就保持原样返回;如果是像 CGI(Common Gateway Interface,通用网关接口)那样的程序,则返回经过执行后的输出结果。
使用 GET 方法的请求·响应的例子
POST:传输实体主体
POST 方法用来传输实体的主体。
虽然用 GET 方法也可以传输实体的主体,但一般不用 GET 方法进行传输,而是用 POST 方法。虽说 POST 的功能与 GET 很相似,但POST 的主要目的并不是获取响应的主体内容。
使用 POST 方法的请求·响应的例子
PUT:传输文件
PUT 方法用来传输文件。就像 FTP 协议的文件上传一样,要求在请求报文的主体中包含文件内容,然后保存到请求 URI 指定的位置。
但是,鉴于 HTTP/1.1 的 PUT 方法自身不带验证机制,任何人都可以上传文件 , 存在安全性问题,因此一般的 Web 网站不使用该方法。若配合 Web 应用程序的验证机制,或架构设计采用REST(REpresentational State Transfer,表征状态转移)标准的同类Web 网站,就可能会开放使用 PUT 方法。
使用 PUT 方法的请求·响应的例子
HEAD:获得报文首部
HEAD 方法和 GET 方法一样,只是不返回报文主体部分。用于确认URI 的有效性及资源更新的日期时间等。
图:和 GET 一样,但不返回报文主体
使用 HEAD 方法的请求·响应的例子
DELETE:删除文件
DELETE 方法用来删除文件,是与 PUT 相反的方法。DELETE 方法按请求 URI 删除指定的资源。
但是,HTTP/1.1 的 DELETE 方法本身和 PUT 方法一样不带验证机制,所以一般的 Web 网站也不使用 DELETE 方法。当配合 Web 应用程序的验证机制,或遵守 REST 标准时还是有可能会开放使用的。
使用 DELETE 方法的请求·响应的例子
OPTIONS:询问支持的方法
OPTIONS 方法用来查询针对请求 URI 指定的资源支持的方法。
使用 OPTIONS 方法的请求·响应的例子
TRACE:追踪路径
TRACE 方法是让 Web 服务器端将之前的请求通信环回给客户端的方法。
发送请求时,在 Max-Forwards 首部字段中填入数值,每经过一个服务器端就将该数字减 1,当数值刚好减到 0 时,就停止继续传输,最后接收到请求的服务器端则返回状态码 200 OK 的响应。
客户端通过 TRACE 方法可以查询发送出去的请求是怎样被加工修改/ 篡改的。这是因为,请求想要连接到源目标服务器可能会通过代理中转,TRACE 方法就是用来确认连接过程中发生的一系列操作。
但是,TRACE 方法本来就不怎么常用,再加上它容易引发XST(Cross-Site Tracing,跨站追踪)攻击,通常就更不会用到了。
使用 TRACE 方法的请求·响应的例子
请求 | TRACE / HTTP/1.1 Host: hackr.jp Max-Forwards: 2 |
---|---|
响应 | HTTP/1.1 200 OK Content-Type: message/http Content-Length: 1024 TRACE / HTTP/1.1 Host: hackr.jp Max-Forwards: 2(返回响应包含请求内容) |
CONNECT:要求用隧道协议连接代理
CONNECT 方法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。主要使用 SSL(Secure Sockets Layer,安全套接
层)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。
CONNECT 方法的格式如下所示。
使用 CONNECT 方法的请求·响应的例子
六、使用方法下达命令
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。方法中有 GET、POST 和 HEAD 等。
下表列出了 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1 支持的方法。另外,方法名区分大小写,注意要用大写字母。
表 2-1:HTTP/1.0 和 HTTP/1.1 支持的方法
方法 | 说明 | 支持的 HTTP 协议版本 |
---|---|---|
GET | 获取资源 | 1.0、1.1 |
POST | 传输实体主体 | 1.0、1.1 |
PUT | 传输文件 | 1.0、1.1 |
HEAD | 获得报文首部 | 1.0、1.1 |
DELETE | 删除文件 | 1.0、1.1 |
OPTIONS | 询问支持的方法 | 1.1 |
TRACE | 追踪路径 | 1.1 |
CONNECT | 要求用隧道协议连接代理 | 1.1 |
LINK | 建立和资源之间的联系 | 1.0 |
UNLINE | 断开连接关系 | 1.0 |
在这里列举的众多方法中,LINK 和 UNLINK 已被 HTTP/1.1 废弃,不再支持。
七、持久连接节省通信量
HTTP 协议的初始版本中,每进行一次 HTTP 通信就要断开一次 TCP连接。
以当年的通信情况来说,因为都是些容量很小的文本传输,所以即使这样也没有多大问题。可随着 HTTP 的普及,文档中包含大量图片的情况多了起来。
比如,使用浏览器浏览一个包含多张图片的 HTML页面时,在发送请求访问 HTML页面资源的同时,也会请求该 HTML页面里包含的其他资源。因此,每次的请求都会造成无谓的 TCP 连接建立和断开,增加通信量的开销。
1、持久连接
为解决上述 TCP 连接的问题,HTTP/1.1 和一部分的 HTTP/1.0 想出了持久连接(HTTP Persistent Connections,也称为 HTTP keep-alive 或HTTP connection reuse)的方法。持久连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持 TCP 连接状态。
图:持久连接旨在建立 1 次 TCP 连接后进行多次请求和响应的交互
持久连接的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载。另外,减少开销的那部分时间,使HTTP 请求和响应能够更早地结束,这样 Web 页面的显示速度也就相应提高了。
在 HTTP/1.1 中,所有的连接默认都是持久连接,但在 HTTP/1.0 内并未标准化。虽然有一部分服务器通过非标准的手段实现了持久连接,但服务器端不一定能够支持持久连接。毫无疑问,除了服务器端,客户端也需要支持持久连接。
2、管线化
持久连接使得多数请求以管线化(pipelining)方式发送成为可能。从前发送请求后需等待并收到响应,才能发送下一个请求。管线化技术出现后,不用等待响应亦可直接发送下一个请求。
这样就能够做到同时并行发送多个请求,而不需要一个接一个地等待响应了。
图:不等待响应,直接发送下一个请求
比如,当请求一个包含 10 张图片的 HTMLWeb 页面,与挨个连接相比,用持久连接可以让请求更快结束。而管线化技术则比持久连接还要快。请求数越多,时间差就越明显。
八、使用 Cookie 的状态管理
HTTP 是无状态协议,它不对之前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说,无法根据之前的状态进行本次的请求处理。
假设要求登录认证的 Web 页面本身无法进行状态的管理(不记录已登录的状态),那么每次跳转新页面不是要再次登录,就是要在每次
请求报文中附加参数来管理登录状态。
不可否认,无状态协议当然也有它的优点。由于不必保存状态,自然可减少服务器的 CPU 及内存资源的消耗。从另一侧面来说,也正是因为 HTTP 协议本身是非常简单的,所以才会被应用在各种场景里。
图:如果让服务器管理全部客户端状态则会成为负担
保留无状态协议这个特征的同时又要解决类似的矛盾问题,于是引入了 Cookie 技术。Cookie 技术通过在请求和响应报文中写入 Cookie 信息来控制客户端的状态。
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。当下次客户端再往该服务器
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。
服务器端发现客户端发送过来的 Cookie 后,会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求,然后对比服务器上的记录,最后得到之前的状态信息。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-619234.html
- 没有Cookie信息状态下的请求
- 第二次以后(存在Cookie信息状态)的请求
上图展示了发生 Cookie 交互的情景,HTTP 请求报文和响应报文的内容如下。 -
- 请求报文(没有 Cookie 信息的状态)
- 请求报文(没有 Cookie 信息的状态)
-
- 响应报文(服务器端生成 Cookie 信息)
- 响应报文(服务器端生成 Cookie 信息)
-
- 请求报文(自动发送保存着的 Cookie 信息)
- 请求报文(自动发送保存着的 Cookie 信息)
有关请求报文和响应报文内 Cookie 对应的首部字段,请参考之后的章节。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-619234.html
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