HTTP協議揭秘：探尋互聯網的背后密碼、探秘數據傳輸的奧秘

作者：玄明Hanko 2023-10-08 08:22:33

HTTP協議最早由蒂姆·伯納斯-李（Tim Berners-Lee）在1989年創建，作為連接萬維網（World Wide Web）上文檔的一種通信協議。起初，HTTP的目標是在客戶端和服務器之間傳輸超文本文檔（HTML）和超鏈接（Hyperlink）。隨著互聯網的蓬勃發展，HTTP也在不斷演進和完善。

HTTP（超文本傳輸協議：Hypertext Transfer Protocol）是一種用于在Web上傳輸數據的協議，它是互聯網上最重要的應用層協議之一。從誕生至今，HTTP一直扮演著連接世界的通信橋梁的角色，在互聯網的發展和普及中發揮著重要作用。本文將帶您深入了解HTTP協議的起源、工作原理、常見特點以及它對現代Web的影響。

一、起源與發展

在1991年，HTTP的第一個正式版本HTTP/0.9問世，其功能非常簡單，只能傳輸純文本的HTML文檔。而后，在1996年，HTTP/1.0發布，引入了更多功能，支持傳輸多種格式的資源，如圖片、樣式表和腳本文件。然而，隨著Web應用和互聯網的規模不斷擴大，HTTP/1.0的性能表現出現了瓶頸。為了解決HTTP/1.0的性能問題HTTP/1.1在1997年發布，引入了持久連接、管道化請求、Host頭字段等特性，顯著提升了網頁加載速度和用戶體驗。

時至今日，HTTP協議持續發展，最新的版本是HTTP/2（2015年發布）和HTTP/3（2022年發布），它們進一步優化了性能、安全性和并行處理能力，逐漸成為主流的HTTP協議版本。

二、工作原理

HTTP是一種無狀態的協議，每個請求都是獨立的，服務器不保留與之前請求的狀態信息。HTTP使用客戶端-服務器模式，客戶端發送請求，服務器處理請求并返回響應。

HTTP通信過程遵循以下步驟：

建立連接：客戶端（通常是Web瀏覽器）向服務器發起TCP連接，并建立起雙向通信通道。
發送請求：客戶端發送HTTP請求到服務器，請求包含請求行（請求方法、URL和HTTP版本）、請求頭和請求體（對于POST等有內容的請求）。
處理請求：服務器接收并解析請求，根據請求的內容執行相應的操作，可能包括讀取數據庫、處理業務邏輯等。
發送響應：服務器將處理結果封裝為HTTP響應，響應包含響應行（狀態碼、狀態文本和HTTP版本）、響應頭和響應體。
關閉連接：服務器發送完響應后，關閉TCP連接，請求-響應過程完成。

三、特點與影響

HTTP協議具有以下特點，這些特點對現代Web應用和互聯網產生了深遠的影響：

無連接和無狀態： HTTP是無連接的，每個請求和響應都是獨立的。它也是無狀態的，服務器不保存客戶端的狀態信息，每次請求都是無關的，這有利于實現可伸縮性和靈活性。
靈活性： HTTP的靈活性使得它可以傳輸各種類型的資源，如文本、圖片、視頻等，使Web應用呈現豐富多樣的內容。
基于請求-響應模型： HTTP的請求-響應模型使得客戶端可以向服務器請求數據或操作，并獲取服務器的響應。這種模型促進了客戶端與服務器之間的交互和通信。
分層架構： HTTP的分層架構允許通過代理服務器和緩存來優化網絡傳輸，提高性能和響應速度。
狀態碼： HTTP的狀態碼提供了對請求處理結果的說明，例如200表示成功，404表示未找到，500表示服務器錯誤等。這些狀態碼對于診斷和調試Web應用非常有用。

四、協議組成

HTTP協議是一種規范，其樣本通常以請求和響應的形式呈現。下面是HTTP協議的一個樣本，分別展示了HTTP請求和HTTP響應的格式。

HTTP請求樣本：

GET /hanko HTTP/1.1
Host: www.hanko.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/93.0.4577.63 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Connection: keep-alive

第一行是請求行，包含請求方法（GET）、請求的資源路徑（/hanko）和HTTP協議版本（HTTP/1.1）。
接下來是請求頭，包含了請求的一些附加信息，如Host（請求的目標主機）、User-Agent（客戶端的瀏覽器信息）、Accept（客戶端接受的響應內容類型）等。

當年阿里面試問到了http頭connection為keep-alive是什么意思？

當HTTP請求頭中的Connection字段設置為keep-alive時，它表示客戶端希望與服務器建立持久連接。持久連接允許在同一個TCP連接上發送多個HTTP請求和響應，而不是每個請求都建立一個新的TCP連接，從而減少了連接的建立和關閉開銷，提高了性能和效率。

除了keep-alive之外，HTTP請求頭中的Connection字段還可以包含其他值，用途如下：

close：當Connection設置為close時，表示客戶端或服務器希望在發送完當前的請求和響應后關閉TCP連接，即不使用持久連接。
Upgrade：用于HTTP升級。當Connection設置為Upgrade時，表示客戶端希望升級到其他協議，如WebSocket。
Connection-Token：自定義的Connection標記，可以用于傳遞額外的信息或指示特定的處理方式。

雖然名為"keep-alive"，但HTTP的持久連接（keep-alive）并不是真正意義上的一直保持連接。實際上，HTTP的持久連接是一種在單個TCP連接上可以發送多個HTTP請求和響應的機制，從而避免了每次請求都重新建立新的TCP連接，從而減少了連接的建立和關閉的開銷。

HTTP響應樣本：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 1234
Server: Apache/2.4.41 (Ubuntu)
Date: Wed, 20 Jul 2023 12:34:56 GMT

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Example Page</title>
</head>
<body>
    <h1>Hello, World!</h1>
    <p>This is an example page.</p>
</body>
</html>

第一行是響應行，包含HTTP協議版本（HTTP/1.1）、狀態碼（200）和狀態文本（OK）。
接下來是響應頭，包含了響應的一些附加信息，如Content-Type（響應內容類型）、Content-Length（響應內容長度）、Server（服務器信息）等。
響應頭與響應體之間有一個空行，表示響應頭結束，接下來是響應體，即實際返回給客戶端的內容。在本例中，響應體是一個簡單的HTML頁面。

1、請求頭

常見的請求頭：

Host：指定請求的目標主機名和端口號。
User-Agent：指定發送請求的用戶代理，通常是瀏覽器標識。
Accept：指定客戶端可以接受的響應內容類型，如文本、圖片、JSON等。
Accept-Language：指定客戶端可以接受的自然語言，用于國際化。
Authorization：用于身份驗證，包含認證信息。
Cookie：用于在客戶端和服務器之間傳遞會話信息。

2、響應頭

常見的響應頭：

Content-Type：指定響應內容的類型，如text/html、application/json等。
Content-Length：指定響應內容的長度，單位為字節。
Location：用于重定向，指定新的URL地址。
Set-Cookie：用于在客戶端設置Cookie，用于維持會話狀態。
Cache-Control：指定響應的緩存策略，如no-cache、max-age等。

3、狀態碼

HTTP狀態碼是HTTP協議中用于表示服務器對請求的處理結果的數字代碼。狀態碼由三位數字組成，每個狀態碼表示不同的處理結果。HTTP狀態碼主要分為五類，分別以不同的數字開頭，每類狀態碼具有特定的含義。以下是常見的HTTP狀態碼及其含義：

1xx（Informational）：表示請求已被接收，繼續處理。

100 Continue：服務器已接收到請求的頭部，并且客戶端應繼續發送請求的其余部分。

2xx（Successful）：表示請求已成功被服務器接收、理解和處理。

200 OK：請求成功，服務器已成功處理請求。
201 Created：請求成功，并在服務器上創建了新的資源。
204 No Content：請求成功，但響應不包含實體主體內容，用于成功的DELETE請求等。

3xx（Redirection）：表示需要進一步的操作以完成請求。

301 Moved Permanently：請求的資源已永久移動到新的URL，客戶端應該使用新URL重新請求。
302 Found：請求的資源已臨時移動到新的URL，客戶端應繼續使用原始URL。
304 Not Modified：客戶端通過條件式請求的資源未修改，可直接使用緩存的版本。

4xx（Client Error）：表示客戶端發生錯誤，無法完成請求。

400 Bad Request：請求錯誤，服務器無法理解請求。
401 Unauthorized：請求需要身份驗證，客戶端需要提供有效的認證信息。
403 Forbidden：服務器理解請求，但拒絕執行請求。
404 Not Found：請求的資源不存在，服務器未找到請求的URL。

5xx（Server Error）：表示服務器發生錯誤，無法完成請求。

500 Internal Server Error：服務器內部錯誤，無法完成請求。
502 Bad Gateway：服務器作為網關或代理，從上游服務器收到無效響應。
503 Service Unavailable：服務器暫時不可用，通常由于過載或維護。

4、請求方法

GET：用于請求獲取指定資源。
POST：用于提交數據給服務器，如提交表單數據。
PUT：用于更新指定資源的內容。
DELETE：用于刪除指定資源。
HEAD：類似于GET請求，但只獲取響應頭信息，不獲取響應體。
OPTIONS：用于獲取目標資源支持的通信選項。
PATCH：用于對資源進行局部更新。

5、Http版本

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）協議經過多次版本的演進和改進，目前主要有以下幾個主要版本：

HTTP/0.9： HTTP的最早版本，于1991年發布。它是一個非常簡單的協議，僅支持傳輸HTML文本，沒有請求頭和響應頭，也沒有狀態碼。它主要用于傳輸超文本文檔（HTML）和超鏈接（Hyperlink）。
HTTP/1.0：于1996年發布，相比HTTP/0.9，HTTP/1.0引入了請求頭和響應頭的概念，允許傳輸多種類型的資源，如圖片、樣式表和腳本文件。HTTP/1.0的特點是每個請求都需要單獨建立連接，導致效率較低。
HTTP/1.1：于1997年發布，是HTTP協議的一個重要版本。HTTP/1.1引入了持久連接、管道化請求、Host頭字段等特性，顯著提升了網頁加載速度和用戶體驗。持久連接允許在同一個連接上發送多個請求和響應，避免了每次請求都需要重新建立連接的開銷。
HTTP/2：于2015年發布，是HTTP協議的最新主要版本。HTTP/2進一步優化了性能、安全性和并行處理能力。它引入了二進制協議，允許多個請求和響應同時在同一個連接上傳輸，消除了請求阻塞的問題。HTTP/2還支持頭部壓縮和服務器推送等特性，進一步減少了數據傳輸的開銷。
HTTP/3：最新版本，于2022年6月6日標準化為RFC9114。會拋棄使用TCP，通過UDP上使用QUIC來承載應用層數據。

6、Cookie

HTTP Cookie（簡稱Cookie）是HTTP協議中的一種機制，用于在客戶端（通常是Web瀏覽器）和服務器之間傳遞會話信息和狀態數據。Cookie主要用于記錄用戶的一些狀態信息，以便服務器在后續請求中識別用戶或維持用戶的會話狀態。

工作原理：

服務器設置Cookie：服務器在HTTP響應中的Set-Cookie頭部中設置Cookie信息，并將Cookie發送給客戶端。例如：

Set-Cookie: session_id=1234567890; path=/; domain=example.com; expires=Sun, 20-Jul-2025 12:00:00 GMT; secure; HttpOnly

客戶端保存Cookie：客戶端（Web瀏覽器）收到服務器設置的Cookie后，會將Cookie保存在本地。在以后的請求中，客戶端會在請求頭的Cookie字段中攜帶該Cookie信息。
客戶端發送Cookie：客戶端在發送HTTP請求時，會將保存的Cookie信息包含在請求頭的Cookie字段中，發送給服務器。
服務器讀取Cookie：服務器收到請求后，可以從請求頭的Cookie字段中讀取客戶端發送的Cookie信息，并根據其中的數據來識別用戶或維持會話狀態。

Cookie屬性：

Cookie可以包含多個屬性，用于指定其行為和有效期。常見的Cookie屬性包括：

Name和Value：表示Cookie的名稱和對應的值。
Domain：指定Cookie的作用域，指定了哪些域名可以訪問該Cookie。
Path：指定Cookie的作用路徑，指定了哪些URL路徑可以訪問該Cookie。
Expires和Max-Age：指定Cookie的有效期，Expires指定一個具體的過期時間，Max-Age指定從當前時間開始的有效期秒數。
Secure：表示Cookie只能通過HTTPS連接傳輸，用于保證Cookie的安全性。
HttpOnly：表示Cookie僅限于通過HTTP或HTTPS傳輸，不能被JavaScript等腳本訪問，用于防止XSS攻擊。

用途：

Cookie在Web應用中有許多用途，其中一些常見的包括：

記錄用戶的登錄狀態，實現用戶認證和會話管理。
存儲用戶的個性化設置和偏好。
跟蹤用戶的瀏覽行為，用于分析用戶行為和推薦相關內容。
在購物網站中，用于保存購物車信息和交易狀態。

7、URL長度

URL長度的限制由瀏覽器規定的，而不是HTTP協議。以下是一些瀏覽器對http中url長度的限制大小。

當然大家會說我是搞開發的，我不用瀏覽器那么長度限制嗎？比如用apache-httpclient，我試httpclient也同樣是有長度限制的，過長就返回400錯誤了。

責任編輯：姜華來源：今日頭條

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