HTTP超文本传输协议

HTTP（超文本传输协议）是一种用于从Web服务器传输超文本到本地浏览器的协议，是Web通信的基础。它属于应用层协议，主要用于客户端和服务器之间的数据交换，尤其是Web内容（如HTML文档、图片、视频等）的传输。HTTP是一个无状态、基于请求-响应模型的协议。

HTTP的基本原理

HTTP协议基于客户端-服务器模型，通常客户端是Web浏览器，服务器是提供资源的服务器。基本通信过程如下：

• 客户端发送HTTP请求：用户在浏览器中输入网址或点击链接，浏览器向Web服务器发出HTTP请求，请求获取资源（网页、图片等）。
• 服务器返回HTTP响应：Web服务器接收到请求后，处理请求并返回响应，通常包括所请求的资源、状态码、头部信息等。
• 客户端解析响应：浏览器接收到服务器的响应后，解析其中的内容并呈现给用户。

HTTP请求的组成

HTTP请求主要由三部分组成：

1. 请求行（Request Line）：

   • 请求方法：HTTP方法（如GET、POST、PUT、DELETE、HEAD等），表示客户端希望对服务器资源执行的操作。
   • 请求URL：客户端请求的资源路径。
   • HTTP版本：请求使用的HTTP协议版本（如HTTP/1.1或HTTP/2）。
     例如，GET /index.html HTTP/1.1。

2. 请求头（Request Headers）：
   提供请求的附加信息，通常包括：

• User-Agent：客户端浏览器的标识。
• Host：请求的目标主机名。
• Content-Type：请求体的媒体类型（在POST请求中常见）。
• Accept：客户端能够处理的响应内容类型。
• Cookie：客户端存储的会话信息。

3. 请求体（Request Body）：
   通常用于POST、PUT请求，包含发送到服务器的数据，如表单数据、JSON数据等。

HTTP响应的组成

HTTP响应也由三个主要部分组成：

1. 响应行（Response Line）：

   • HTTP版本：响应使用的HTTP协议版本。
   • 状态码：服务器返回的状态码，表示请求的处理结果。
   • 状态消息：对状态码的简短描述。
     例如，HTTP/1.1 200 OK。

2. 响应头（Response Headers）：
   包含关于服务器及响应的附加信息，常见的响应头包括：

• Content-Type：响应体的数据类型（如text/html、application/json等）。
• Content-Length：响应体的长度。
• Server：服务器的名称及版本。
• Set-Cookie：服务器返回的cookie信息。

3. 响应体（Response Body）：服务器返回的数据，通常是请求的资源内容，如HTML页面、图像文件、JSON数据等。

HTTP请求方法

HTTP协议定义了多个方法，常见的请求方法有：

• GET：从服务器获取资源。GET请求不应有请求体（但可以有查询参数）。这是最常用的HTTP请求方法。
• POST：将数据发送到服务器，常用于提交表单或上传文件。POST请求通常包含请求体，提交的数据可以是表单数据或JSON。
• PUT：向服务器提交资源，并要求服务器存储该资源。PUT通常用来更新已有资源。
• DELETE：请求删除指定资源。
• HEAD：与GET类似，但只返回响应头，不返回响应体。通常用于获取资源的元信息。
• OPTIONS：询问服务器支持哪些HTTP方法，通常用于跨域请求。
• PATCH：部分更新资源，类似PUT，但只修改资源的部分内容。

HTTP状态码

HTTP状态码是服务器在处理请求时返回的数字代码，用来表示请求的结果。常见的HTTP状态码包括：

• 1xx：信息性状态码：
  • 100 Continue：客户端可以继续发送请求。
• 2xx：成功状态码：
  • 200 OK：请求成功，服务器返回请求的资源。
  • 201 Created：请求成功，且服务器创建了新资源。
  • 204 No Content：请求成功，但没有返回任何内容。
• 3xx：重定向状态码：
  • 301 Moved Permanently：资源已永久移动到新的位置。
  • 302 Found：资源暂时移动到新的位置。
  • 304 Not Modified：资源未修改，可以使用缓存的版本。
• 4xx：客户端错误状态码：
  • 400 Bad Request：请求无效，服务器无法理解。
  • 401 Unauthorized：需要身份验证。
  • 403 Forbidden：禁止访问，服务器理解请求但拒绝执行。
  • 404 Not Found：请求的资源不存在。
• 5xx：服务器错误状态码：
  • 500 Internal Server Error：服务器内部错误。
  • 502 Bad Gateway：网关错误，服务器作为网关或代理时收到无效响应。
  • 503 Service Unavailable：服务器暂时不可用。

HTTP的无状态性和持久连接

• 无状态性：HTTP协议本身是无状态的，这意味着每个请求都是独立的，服务器不记录客户端的状态信息。因此，每次请求都需要携带完整的信息（如身份验证信息、会话信息等）。
• 持久连接：HTTP/1.1默认使用持久连接，意味着一次TCP连接可以处理多个HTTP请求/响应，这比每个请求都建立新的连接更加高效。持久连接通过Connection: keep-alive头部来控制。

HTTPS（HTTP Secure）

HTTPS是HTTP的安全版本，采用SSL/TLS协议加密HTTP请求和响应的数据，从而确保数据的机密性、完整性和身份认证。

• SSL/TLS：为HTTP提供加密层（SSL已经被TLS取代，但两者通常被统称为SSL/TLS）。
• 安全特性：
  • 数据加密：确保数据传输过程中不被窃听。
  • 身份验证：确保客户端和服务器的身份。
  • 数据完整性：确保数据在传输过程中未被篡改。

Cookie 和 Session

Cookie 和 Session 都是用于在客户端和服务器之间存储信息的技术，通常用来在用户与网站交互时保存状态和身份信息。尽管它们的目的相似，但工作原理和使用场景有所不同。
示例图：

Cookie

Cookie 是存储在用户浏览器中的小数据文件，用于保存用户的会话信息和其他状态信息。

• 存储位置：保存在用户的浏览器中。
• 存储内容：可以存储各种数据，如用户登录信息、首选项、购物车内容等。
• 有效期：可以设置过期时间（如max-age或expires），如果不设置，默认是会话级别，即浏览器关闭后消失。
• 传输方式：每次用户向服务器发送请求时，浏览器会自动将与该域名相关的cookie包含在请求头中（Cookie）。
• 大小限制：每个cookie的大小通常不能超过4KB，且每个域名最多可以存储20个左右的cookie。

Session

Session 是服务器端用于保存用户会话信息的机制。与cookie不同，session的数据存储在服务器端，客户端仅保存一个唯一的标识符（即session ID）。

• 存储位置：存储在服务器上。
• 存储内容：可以存储大量数据，例如用户的身份、购物车内容、访问记录等。
• 有效期：session的有效期通常是基于会话的，一般在用户关闭浏览器或设定的过期时间后失效。
• 传输方式：服务器会在响应中将一个唯一的session ID通过cookie或URL传递给客户端，客户端每次请求时会携带这个ID，服务器通过ID找到对应的会话数据。

对比

总结

HTTP协议是Web通信的核心协议，它通过请求和响应模型提供了高效的网络通信。虽然HTTP本身是无状态的，随着HTTP/2和HTTPS的出现，Web的效率和安全性得到了显著提升。了解HTTP协议及其各种特性是开发Web应用和服务的基础。