计算机网络——HTTP

目录
  • 常见状态码
  • 常见字段
  • Get 与 Post
  • HTTP 特性
    • HTTP（1.1）
    • HTTP/1.1
  • HTTPS 与 HTTP
  • HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3

    • 计算机网络-HTTP篇

    HTTP 基本概念

    HTTP 是超?本传输协议（双向协议），也就是HyperText Transfer Protocol。

    HTTP 是?个在计算机世界?专?在「两点」之间「传输」?字、图?、?频、视频等「超?本」数据的「约定和规范」。

    两点：客户端——服务端，服务端——服务端，客户端——客户端

    常见状态码

    1xx
    1xx 类状态码属于提示信息，是协议处理中的?种中间状态，实际?到的?较少。

    2xx

    2xx 类状态码表示服务器成功处理了客户端的请求，也是我们最愿意看到的状态。

    「200 OK」是最常?的成功状态码，表示?切正常。如果是? HEAD 请求，服务器返回的响应头都会有 body数据。

    「204 No Content」也是常?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?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，?是其中的?部分，也是服务器处理成功的状态。

    3xx

    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?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?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?另?个 URL 来访问。

    301 和 302 都会在响应头?使?字段 Location ，指明后续要跳转的 URL，浏览器会?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?件，也称缓存重定向，?于缓存控制。

    4xx

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

    「400 Bad Request」表示客户端请求的报?有错误，但只是个笼统的错误。

    「403 Forbidden」表示服务器禁?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?法提供给客户端。

    5xx

    5xx 类状态码表示客户端请求报?正确，但是服务器处理时内部发?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?的错误码，服务器发?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?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?关或代理时返回的错误码，表示服务器?身?作正常，访问后端服务器发?了错误。

    「503 Service Unavailable」表示服务器当前很忙，暂时?法响应服务器，类似“?络服务正忙，请稍后重试”的意思。

    常见字段

    Host 字段

    有了 Host 字段，就可以将请求发往「同?台」服务器上的不同?站。

    指定服务器的域名，比如：Host: www.A.com

    Content-Length 字段

    服务器在返回数据时，会有 Content-Length 字段，表明本次回应的数据?度。

    Content-Length: 1000

    Connection 字段

    Connection 字段最常?于客户端要求服务器使? TCP 持久连接，以便其他请求复?。

    HTTP/1.1 版本的默认连接都是持久连接，但为了兼容?版本的 HTTP，需要指定 Connection ?部字段的值为 Keep-Alive 。

    Connection: keep-alive （直到客户端或服务器主动关闭连接）

    Content-Type 字段

    客户端请求的时候，可以使? Accept 字段声明??可以接受哪些数据格式

    如：Accept: / （可以接受任何格式的数据）

    Content-Type 字段?于服务器回应时，告诉客户端，本次数据是什么格式。

    Content-Type: text/html; charset=utf-8

    表明，发送的是??，?且编码是UTF-8

    Content-Encoding 字段

    Content-Encoding 字段说明数据的压缩?法。表示服务器返回的数据使?了什么压缩格式

    Content-Encoding: gzip

    客户端在请求时，? Accept-Encoding 字段说明??可以接受哪些压缩?法。

    Accept-Encoding: gzip, deflate

    Get 与 Post

    Get ?法的含义是请求从服务器获取资源，这个资源可以是静态的?本、??、图?视频等。

    ? POST ?法则是相反操作，它向 URI 指定的资源提交数据，数据就放在报?的 body ?。

    GET 和 POST ?法都是安全和幂等的吗？

    先说明下安全和幂等的概念：

    • 在 HTTP 协议?，所谓的「安全」是指请求?法不会「破坏」服务器上的资源。
    • 所谓的「幂等」，意思是多次执?相同的操作，结果都是「相同」的。

    那么很明显 GET ?法就是安全且幂等的，因为它是「只读」操作，?论操作多少次，服务器上的数据都是安全的，且每次的结果都是相同的。

    POST 因为是「新增或提交数据」的操作，会修改服务器上的资源，所以是不安全的，且多次提交数据就会创建多个资源，所以不是幂等的。

    HTTP 特性

    HTTP（1.1）

    HTTP 最凸出的优点是「简单、灵活和易于扩展、应??泛和跨平台」。

    优点

    1. 简单
      HTTP 基本的报?格式就是 header + body ，头部信息也是 key-value 简单?本的形式，易于理解，降低了学习和使?的?槛。

    2. 灵活和易于扩展
      HTTP协议?的各类请求?法、URI/URL、状态码、头字段等每个组成要求都没有被固定死，都允许开发?员?定义和扩充。

      同时 HTTP 由于是?作在应?层（ OSI 第七层），则它下层可以随意变化。

    HTTPS 也就是在 HTTP 与 TCP 层之间增加了 SSL/TLS 安全传输层，HTTP/3 甚?把 TCP 层换成了基于 UDP 的QUIC。

     3. **应??泛和跨平台**
   互联?发展?今，HTTP 的应?范围?常的?泛，从台式机的浏览器到?机上的各种 APP，同时天然具有**跨平台**的优越性。

    缺点

    HTTP 协议?有优缺点?体的双刃剑，分别是「?状态、明?传输」，同时还有??缺点「不安全」。

    1. ?状态双刃剑

    ?状态的好处，因为服务器不会去记忆 HTTP 的状态，所以不需要额外的资源来记录状态信息，这能减轻服务器的负担，能够把更多的 CPU 和内存?来对外提供服务。

    ?状态的坏处，既然服务器没有记忆能?，它在完成有关联性的操作时会?常麻烦。

    例如登录->添加购物?->下单->结算->?付，这系列操作都要知道?户的身份才?。但服务器不知道这些请求是有关联的，每次都要问?遍身份信息。（麻烦！！）

    对于?状态的问题，解法?案有很多种，其中?较简单的?式? Cookie 技术。

    Cookie 通过在请求和响应报?中写? Cookie 信息来控制客户端的状态。

    相当于，在客户端第?次请求后，服务器会下发?个装有客户信息的「?贴纸」，后续客户端请求服务器的时候，带上「?贴纸」，服务器就能认得了了。

    1. 明?传输双刃剑

    明?意味着在传输过程中的信息，是可?便阅读的，通过浏览器的 F12 控制台或 Wireshark 抓包都可以直接?眼查看，为我们调试?作带了极?的便利性。

    但是这正是这样，HTTP 的所有信息都暴露在了光天化?下，相当于信息裸奔。在传输的漫?的过程中，信息的内容都毫?隐私可?，很容易就能被窃取，如果??有你的账号密码信息，那你号没了。

    信息暴露，容易被窃取

    1. 不安全

    HTTP ?较严重的缺点就是不安全：

    • 通信使?明?（不加密），内容可能会被窃听。?如，账号信息容易泄漏，那你号没了。
    • 不验证通信?的身份，因此有可能遭遇伪装。?如，访问假的淘宝、拼多多，那你钱没了。
    • ?法证明报?的完整性，所以有可能已遭篡改。?如，??上植?垃圾?告，视觉污染，眼没了。

    HTTP 的安全问题，可以? HTTPS 的?式解决，也就是通过引? SSL/TLS 层，使得在安全上达到了极致。

    HTTP/1.1

    HTTP 协议是基于 TCP/IP，并且使?了「请求 - 应答」的通信模式，所以性能的关键就在这两点?。

    1. ?连接

      HTTP/1.0 性能上的?个很?的问题，那就是每发起?个请求，都要新建?次 TCP 连接（三次握?），?且是串?请求，做了?谓的 TCP 连接建?和断开，增加了通信开销。

      为了解决上述 TCP 连接问题，HTTP/1.1 提出了?连接的通信?式，也叫持久连接。这种?式的好处在于减少了TCP 连接的重复建?和断开所造成的额外开销，减轻了服务器端的负载。

      持久连接的特点是，只要任意?端没有明确提出断开连接，则保持 TCP 连接状态。

    2. 管道?络传输

    HTTP/1.1 采?了?连接的?式，这使得管道（pipeline）?络传输成为了可能。

    即可在同?个 TCP 连接??，客户端可以发起多个请求，只要第?个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第?个请求出去，可以减少整体的响应时间。

    但是服务器还是按照顺序，先回应 A 请求，完成后再回应 B 请求。要是前?的回应特别慢，后?就会有许多请求排队等着。这称为「队头堵塞」。

    1. 队头阻塞

    「请求 - 应答」的模式加剧了 HTTP 的性能问题。

    因为当顺序发送的请求序列中的?个请求因为某种原因被阻塞时，在后?排队的所有请求也?同被阻塞了，会招致客户端?直请求不到数据，这也就是「队头阻塞」。好?上班的路上塞?。

    总之 HTTP/1.1 的性能?般般，后续的 HTTP/2 和 HTTP/3 就是在优化 HTTP 的性能。

    HTTPS 与 HTTP

    HTTP 与 HTTPS 有哪些区别？

    1. HTTP 是超?本传输协议，信息是明?传输，存在安全?险的问题。HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷，在TCP 和 HTTP ?络层之间加?了 SSL/TLS 安全协议，使得报?能够加密传输。
    2. HTTP 连接建?相对简单， TCP 三次握?之后便可进? HTTP 的报?传输。? HTTPS 在 TCP 三次握?之后，还需进? SSL/TLS 的握?过程，才可进?加密报?传输。
    3. HTTP 的端?号是 80，HTTPS 的端?号是 443。
    4. HTTPS 协议需要向 CA（证书权威机构）申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的。

    SSL/TLS：信息加密，校验机制，身份证书

    • 混合加密的?式实现信息的机密性，解决了窃听的?险。
    • 摘要算法的?式来实现完整性，它能够为数据?成独???的「指纹」，指纹?于校验数据的完整性，解决了篡改的?险。
    • 将服务器公钥放?到数字证书中，解决了冒充的?险。
    1. 混合加密

    HTTPS 采?的是对称加密和?对称加密结合的「混合加密」?式：

    • 在通信建?前采??对称加密的?式交换「会话秘钥」，后续就不再使??对称加密。
    • 在通信过程中全部使?对称加密的「会话秘钥」的?式加密明?数据。

    采?「混合加密」的?式的原因：

    • 对称加密只使??个密钥，运算速度快，密钥必须保密，?法做到安全的密钥交换。
    • ?对称加密使?两个密钥：公钥和私钥，公钥可以任意分发?私钥保密，解决了密钥交换问题但速度慢。
    1. 摘要算法

    摘要算法?来实现完整性，能够为数据?成独???的「指纹」，?于校验数据的完整性，解决了篡改的?险。

    1. 数字证书

    客户端先向服务器端索要公钥，然后?公钥加密信息，服务器收到密?后，???的私钥解密。

    借助第三?权威机构 CA （数字证书认证机构），将服务器公钥放在数字证书（由数字证书认证
    机构颁发）中，只要证书是可信的，公钥就是可信的。

    HTTPS 是如何建?连接的？其间交互了什么？

    SSL/TLS 协议基本流程：

    • 客户端向服务器索要并验证服务器的公钥。
    • 双?协商?产「会话秘钥」。
    • 双?采?「会话秘钥」进?加密通信。

    前两步也就是 SSL/TLS 的建?过程，也就是握?阶段。

    HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3

    HTTP/1.1 相? HTTP/1.0 提?了什么性能？

    HTTP/1.1 相? HTTP/1.0 性能上的改进：

    • 使? TCP ?连接的?式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。
    • ?持管道（pipeline）?络传输，只要第?个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第?个请求出去，可以减少整体的响应时间。

    但 HTTP/1.1 还是有性能瓶颈：

    • 请求 / 响应头部（Header）未经压缩就发送，?部信息越多延迟越?。只能压缩 Body 的部分；
    • 发送冗?的?部。每次互相发送相同的?部造成的浪费较多；
    • 服务器是按请求的顺序响应的，如果服务器响应慢，会招致客户端?直请求不到数据，也就是队头阻塞；
    • 没有请求优先级控制；
    • 请求只能从客户端开始，服务器只能被动响应。

    HTTP/2 做了什么优化？

    HTTP/2 协议是基于 HTTPS 的，所以 HTTP/2 的安全性也是有保障的。

    1. 头部压缩
      HTTP/2 会压缩头（Header）如果你同时发出多个请求，他们的头是?样的或是相似的，

      那么，协议会帮你消除重复的部分。

      这就是所谓的 HPACK 算法：在客户端和服务器同时维护?张头信息表，所有字段都会存?这个表，?成?个索引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提?速度了。

    2. ?进制格式
      HTTP/2 不再像 HTTP/1.1 ?的纯?本形式的报?，?是全?采?了?进制格式，头信息和数据体都是?进制，并且统称为帧（frame）：头信息帧和数据帧。增加了数据传输的效率。

    1. 数据流
      HTTP/2 的数据包不是按顺序发送的，同?个连接??连续的数据包，可能属于不同的回应。

    因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。

    每个请求或回应的所有数据包，称为?个数据流（ Stream ）。每个数据流都标记着?个独???的编号，其中规定客户端发出的数据流编号为奇数， 服务器发出的数据流编号为偶数。

    客户端还可以指定数据流的优先级。优先级?的请求，服务器就先响应该请求。

    1. 多路复?

      HTTP/2 是可以在?个连接中并发多个请求或回应，?不?按照顺序??对应。

    移除了 HTTP/1.1 中的串?请求，不需要排队等待，也就不会再出现「队头阻塞」问题，降低了延迟，?幅度提?了连接的利?率。

    举例来说，在?个 TCP 连接?，服务器收到了客户端 A 和 B 的两个请求，如果发现 A 处理过程?常耗时，于是就 回应 A 请求已经处理好的部分，接着回应 B 请求，完成后，再回应 A 请求剩下的部分。

    1. 服务器推送

    HTTP/2 还在?定程度上改善了传统的「请求 - 应答」?作模式，服务不再是被动地响应，也可以主动向客户端发送消息。

    举例来说，在浏览器刚请求 HTML 的时候，就提前把可能会?到的 JS、CSS ?件等静态资源主动发给客户端，减少延时的等待，也就是服务器推送（Server Push，也叫 Cache Push）。

    HTTP/2 有哪些缺陷？HTTP/3 做了哪些优化？

    HTTP/2 主要的问题在于，多个 HTTP 请求在复??个 TCP 连接，下层的 TCP 协议是不知道有多少个 HTTP 请求的。

    所以?旦发?了丢包现象，就会触发 TCP 的重传机制，这样在?个 TCP 连接中的所有的 HTTP 请求都必须等待这个丢了的包被重传回来。

    • HTTP/1.1 中的管道（ pipeline）传输中如果有?个请求阻塞了，那么队列后请求也统统被阻塞住了
    • HTTP/2 多个请求复??个TCP连接，?旦发?丢包，就会阻塞住所有的 HTTP 请求。

    这都是基于 TCP 传输层的问题，所以 HTTP/3 把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP！

    UDP 发?是不管顺序，也不管丢包的，所以不会出现 HTTP/1.1 的队头阻塞 和 HTTP/2 的?个丢包全部?传问 题。

    UDP 是不可靠传输的，但基于 UDP 的 QUIC 协议 可以实现类似 TCP 的可靠性传输。

    QUIC 协议： UIC（Quick UDP Internet Connection）是谷歌制定的一种基于UDP的低时延的互联网传输层协议。

    QUIC 有??的?套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发?丢包时，只会阻塞这个流，其他流不会受到 影响。

    QUIC 直接 把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次，减少了交互次数。

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