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【Linux网络】应用层协议HTTP

news 来源：原创 2025/5/7 5:50:36

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HTTP 协议

认识 URL

urlencode 和 urldecode

HTTP 协议请求与响应格式

HTTP 常见 Header

关于 connection 报头

HTTP 的状态码

HTTP 的方法

HTTP 常见方法

部分http代码

前言

💬 hello! 各位铁子们大家好哇。

今日更新了Linux网络http的内容
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HTTP 协议

虽然我们说, 应用层协议是我们程序猿自己定的. 但实际上, 已经有大佬们定义了一些现成的, 又非常好用的应用层协议, 供我们直接参考使用. HTTP(超文本传输协议)就是其中之一。

在互联网世界中，HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是一个至关重要的协议。它定义了客户端（如浏览器）与服务器之间如何通信，以交换或传输超文本（如 HTML 文档）。

HTTP 协议是客户端与服务器之间通信的基础。客户端通过 HTTP 协议向服务器发送请求，服务器收到请求后处理并返回响应。HTTP 协议是一个无连接、无状态的协议，即每次请求都需要建立新的连接，且服务器不会保存客户端的状态信息。

认识 URL

平时我们俗称的 "网址" 其实就是说的 URL

域名会被我们客户端的应用自动转换成ip地址，叫做地址转化，也称DNS。

上面的url中，没有端口号，这里的端口号默认被忽略了，他们会默认绑定某个知名端口，所以显示上会被忽略。当浏览器发起请求时，会自动拼接端口号。

域名后面是路径，可以表示文件的唯一性。

域名表示唯一一台主机，路径表示主机上唯一的文件资源，二者结合就可以表示互联网中唯一的一个文件资源！

所以，URL也称为统一资源定位符。

urlencode 和 urldecode

像 / ? : 等这样的字符, 已经被 url 当做特殊意义理解了. 因此这些字符不能随意出现. 比如, 某个参数中需要带有这些特殊字符, 就必须先对特殊字符进行转义.

转义的规则如下:

将需要转码的字符转为 16 进制，然后从右到左，取 4 位(不足4 位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成%XY 格式

这种对特殊字符进行编码处理的操作叫做urlencode。

urldecode 就是 urlencode 的逆过程;

HTTP 协议请求与响应格式

Http请求

首行: [方法] + [url] + [版本]
Header: 请求的属性, 冒号分割的键值对;每组属性之间使用\r\n 分隔;遇到空行表示 Header 部分结束
Body: 空行后面的内容都是 Body. Body 允许为空字符串. 如果Body 存在, 则在Header 中会有一个 Content-Length 属性来标识 Body 的长度;

HTTP 响应

首行: [版本号] + [状态码] + [状态码解释]
Header: 请求的属性, 冒号分割的键值对;每组属性之间使用\r\n 分隔;遇到空行表示 Header 部分结束
Body: 空行后面的内容都是 Body. Body 允许为空字符串. 如果Body 存在, 则在Header 中会有一个 Content-Length 属性来标识 Body 的长度; 如果服务器返回了一个 html 页面, 那么 html 页面内容就是在 body 中.

HTTP 常见 Header

Content-Type: 数据类型(text/html 等)
Content-Length: Body 的长度
Host: 客户端告知服务器, 所请求的资源是在哪个主机的哪个端口上;
User-Agent: 声明用户的操作系统和浏览器版本信息;
referer: 当前页面是从哪个页面跳转过来的;
Location: 搭配 3xx 状态码使用, 告诉客户端接下来要去哪里访问;
Cookie: 用于在客户端存储少量信息. 通常用于实现会话(session)的功能

关于 connection 报头

HTTP 中的 Connection 字段是 HTTP 报文头的一部分，它主要用于控制和管理客户端与服务器之间的连接状态

核心作用：

管理持久连接：Connection 字段还用于管理持久连接（也称为长连接）。持久连接允许客户端和服务器在请求/响应完成后不立即关闭 TCP 连接，以便在同一个连接上发送多个请求和接收多个响应。

持久连接（长连接）：

HTTP/1.1：在 HTTP/1.1 协议中，默认使用持久连接。当客户端和服务器都不明确指定关闭连接时，连接将保持打开状态，以便后续的请求和响应可以复用同一个连接。
HTTP/1.0：在 HTTP/1.0 协议中，默认连接是非持久的。如果希望在HTTP/1.0上实现持久连接，需要在请求头中显式设置 Connection: keep-alive

语法格式：

Connection: keep-alive：表示希望保持连接以复用 TCP 连接。
Connection: close：表示请求/响应完成后，应该关闭TCP 连接

HTTP 的状态码

最常见的状态码, 比如 200(OK), 404(Not Found), 403(Forbidden), 302(Redirect, 重定向), 504(Bad Gateway)

以下是仅包含重定向相关状态码的表格：

HTTP 状态码 301（永久重定向）和 302（临时重定向）都依赖Location 选项。以下是关于两者依赖 Location 选项的详细说明：

HTTP 状态码 301（永久重定向）：

当服务器返回 HTTP 301 状态码时，表示请求的资源已经被永久移动到新的位置。
在这种情况下，服务器会在响应中添加一个 Location 头部，用于指定资源的新位置。这个 Location 头部包含了新的 URL 地址，浏览器会自动重定向到该地址

例如，在 HTTP 响应中，可能会看到类似于以下的头部信息：

HTTP/1.1 301 Moved Permanently\r\n

Location: https://www.new-url.com\r\n

HTTP 状态码 302（临时重定向）：

当服务器返回 HTTP 302 状态码时，表示请求的资源临时被移动到新的位置。
同样地，服务器也会在响应中添加一个 Location 头部来指定资源的新位置。浏览器会暂时使用新的 URL 进行后续的请求，但不会缓存这个重定向。

总结：无论是 HTTP 301 还是 HTTP 302 重定向，都需要依赖Location 选项来指定资源的新位置。这个 Location 选项是一个标准的 HTTP 响应头部，用于告诉浏览器应该将请求重定向到哪个新的 URL 地址。

HTTP 的方法

其中最常用的就是 GET 方法和 POST 方法

HTTP 常见方法

GET 方法

用途：用于请求 URL 指定的资源。
示例：GET /index.html HTTP/1.1
特性：指定资源经服务器端解析后返回响应内容

POST 方法

用途：用于传输实体的主体，通常用于提交表单数据。
示例：POST /submit.cgi HTTP/1.1
特性：可以发送大量的数据给服务器，并且数据包含在请求体中

总结：

GET一般用来获取静态资源，也可以通过url向服务器传递参数。

POST可以通过 http request 的正文来进行参数传递

url传递参数，参数的体量一定不大，正文可以很大。

POST方法，比GET方法传参更私密，但都不安全。

HEAD 方法

用途：与 GET 方法类似，但不返回报文主体部分，仅返回响应头。
示例：HEAD /index.html HTTP/1.1
特性：用于确认 URL 的有效性及资源更新的日期时间等。

DELETE 方法

用途：用于删除文件，是 PUT 的相反方法。
示例：DELETE /example.html HTTP/1.1
特性：按请求 URL 删除指定的资源

OPTIONS 方法

用途：用于查询针对请求 URL 指定的资源支持的方法。
示例：OPTIONS * HTTP/1.1
特性：返回允许的方法，如 GET、POST 等。

部分http代码

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <sstream>
#include<functional>
#include <fstream>
#include <unordered_map>const static std::string base_sep = "\r\n";
const static std::string line_sep = ": ";
const static std::string prefixpath = "wwwroot"; // web根目录
const static std::string homepage = "index.html";
const static std::string httpversion = "HTTP/1.0";
const static std::string spacesep = " ";
const static std::string suffixsep = ".";
const static std::string html_404 = "404.html";
const static std::string arg_sep = "?";class HttpRequest
{
private:std::string GetLine(std::string &reqstr){auto pos = reqstr.find(base_sep);if (pos == std::string::npos)return std::string();std::string line = reqstr.substr(0, pos);reqstr.erase(0, line.size() + base_sep.size());return line.empty() ? base_sep : line;}void ParseReqLine(){std::stringstream ss(_req_line); // cin >>ss >> _method >> _url >> _version;//a/b/c.html or /login?user=XXX&passwd=1234 /registerif(strcasecmp(_method.c_str(),"GET")==0){auto pos=_url.find(arg_sep);if(pos!=std::string::npos){_body_text=_url.substr(pos+arg_sep.size());_url.resize(pos);}}_path += _url;if (_path[_path.size() - 1] == '/'){_path += homepage;}// wwwroot/index.html// wwwroot/image/1.pngauto pos = _path.rfind(suffixsep);if (pos != std::string::npos){_suffix = _path.substr(pos);}else{_suffix = ".default";}}void ParseReqHeader(){for (auto &header : _req_headers){auto pos = header.find(line_sep);if (pos == std::string::npos)continue;std::string k = header.substr(0, pos);std::string v = header.substr(pos + line_sep.size());if (k.empty() || v.empty())continue;_headers_kv.insert(std::make_pair(k, v));}}public:HttpRequest() : _blank_line(base_sep), _path(prefixpath){}void Deserialize(std::string &reqstr){// 基本的反序列化_req_line = GetLine(reqstr);std::string header;do{header = GetLine(reqstr);if (header.empty())break;else if (header == base_sep)break;_req_headers.push_back(header);} while (true);if (!reqstr.empty()){_body_text = reqstr;}// 再进一步反序列化ParseReqLine();ParseReqHeader();}std::string Url(){LOG(DEBUG, "Client Want url %s\n", _url.c_str());return _url;}std::string Path(){LOG(DEBUG, "Client Want path %s\n", _path.c_str());return _path;}std::string Suffix(){return _suffix;}std::string Method(){LOG(DEBUG, "Client request method is %s\n", _method.c_str());return _method;}std::string GetRequestBody(){LOG(DEBUG, "Client request method is %s, args: %s, request path: %s\n", _method.c_str(),_body_text.c_str(),_path.c_str());return _body_text;}void Print(){std::cout << "---------------------------" << std::endl;std::cout << "###" << _req_line << std::endl;for (auto &header : _req_headers){std::cout << "@@@" << header << std::endl;}std::cout << "***" << _blank_line;std::cout << ">>>" << _body_text << std::endl;std::cout << "Method:" << _method << std::endl;std::cout << "Url:" << _url << std::endl;std::cout << "Version:" << _version << std::endl;for (auto &header_kv : _headers_kv){std::cout << ")))" << header_kv.first << "->" << header_kv.second << std::endl;}}~HttpRequest(){}private:// 基本的httprequest的格式std::string _req_line;std::vector<std::string> _req_headers;std::string _blank_line;std::string _body_text;// 更具体的属性字段，需要进一步反序列化std::string _method;std::string _url;std::string _path;std::string _suffix; // 资源后缀std::string _version;std::unordered_map<std::string, std::string> _headers_kv;
};class HttpResponse
{
public:HttpResponse() : _version(httpversion), _blank_line(base_sep){}void AddCode(int code, const std::string &desc){_status_code = code;_desc = desc;}void AddHeader(const std::string &k, const std::string &v){_headers_kv[k] = v;}void AddBodyText(const std::string body_text){_resp_body_text = body_text;}std::string Serialize(){// 1.构建状态行_status_line = _version + spacesep + std::to_string(_status_code) + spacesep + _desc + base_sep;// 2.构建应答报头for (auto &header : _headers_kv){std::string header_line = header.first + line_sep + header.second + base_sep;_resp_headers.push_back(header_line);}// 3.空行和正文// 4.正式序列化std::string responsestr = _status_line;for (auto &line : _resp_headers){responsestr += line;}responsestr += _blank_line;responsestr += _resp_body_text;return responsestr;}~HttpResponse(){}private:// httpresponse base 属性std::string _version;int _status_code;std::string _desc;std::unordered_map<std::string, std::string> _headers_kv;// 基本的httprequest的格式std::string _status_line;std::vector<std::string> _resp_headers;std::string _blank_line;std::string _resp_body_text;
};using func_t=std::function<HttpResponse(HttpRequest&)>;class HttpServer
{
public:std::string GetFileContent(const std::string &path){std::ifstream in(path, std::ios::binary);if (!in.is_open())return std::string();in.seekg(0, in.end);int filesize = in.tellg(); // 告诉我你的rw偏移量是多少in.seekg(0, in.beg);std::string content;content.resize(filesize);in.read((char *)content.c_str(), filesize);in.close();return content;}public:HttpServer(){_mime_type.insert(std::make_pair(".html", "text/html"));_mime_type.insert(std::make_pair(".jpg", "image/jpeg"));_mime_type.insert(std::make_pair(".png", "image/png"));_mime_type.insert(std::make_pair(".default", "text/html"));_code_to_desc.insert(std::make_pair(100, "Continue"));_code_to_desc.insert(std::make_pair(200, "OK"));_code_to_desc.insert(std::make_pair(201, "Created"));_code_to_desc.insert(std::make_pair(301, "Moved Permanently"));_code_to_desc.insert(std::make_pair(302, "Found"));_code_to_desc.insert(std::make_pair(404, "Not Found"));}// #define TESTstd::string HandlerHttpRequest(std::string &reqstr) // req曾经被客户端序列化过{
#ifdef TESTstd::cout << "--------------------------------" << std::endl;std::cout << reqstr;std::string responsestr = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";responsestr += "Content-Type: text/html\r\n";responsestr += "\r\n";responsestr += "<html><h1>hello Linux, hello bite!</h1></html>";return responsestr;
#elsestd::cout << "--------------------------------" << std::endl;std::cout << reqstr;std::cout << "--------------------------------" << std::endl;HttpRequest req;HttpResponse resp;req.Deserialize(reqstr);// req.Method();if (req.Path() == "wwwroot/redir"){//处理重定向std::string redir_path="https://www.qq.com";resp.AddCode(301,_code_to_desc[301]);resp.AddHeader("Location",redir_path);}else{// 最基本的上层处理,处理静态资源std::string content = GetFileContent(req.Path());if (content.empty()){std::string content = GetFileContent("wwwroot/404.html");resp.AddCode(404, _code_to_desc[404]);resp.AddHeader("Content-Length", std::to_string(content.size()));resp.AddHeader("Content-Type", _mime_type[".html"]);resp.AddBodyText(content);}else if(!req.GetRequestBody().empty()){if(IsServiceExists(req.Path())){resp=_service_list[req.Path()](req);}}else{resp.AddCode(200, _code_to_desc[200]);resp.AddHeader("Content-Length", std::to_string(content.size()));resp.AddHeader("Content-Type", _mime_type[req.Suffix()]);resp.AddHeader("Set-Cookie","username=zhangsan");// resp.AddHeader("Set-Cookie","passwd=12345");resp.AddBodyText(content);}}return resp.Serialize();
#endif}void InsertService(const std::string &servicename,func_t f){std::string s=prefixpath+servicename;_service_list[servicename]=f;}bool IsServiceExists(const std::string &servicename){auto iter=_service_list.find(servicename);if(iter==_service_list.end()) return false;else return true;}~HttpServer(){}private:std::unordered_map<std::string, std::string> _mime_type;std::unordered_map<int, std::string> _code_to_desc;std::unordered_map<std::string, func_t> _service_list;
};