HTTP协议详解

2017-10-16 本文已影响639人秦明Qinmin

HTTP （HyperText Transfer Protocol）即超文本传输协议是互联网上应用最为广泛的一种网络协议，也是比较基础协议。作为开发者，我们有必要掌握HTTP协议以及背后的技术细节。

变迁

HTTP/0.9
HTTP于1990年问世，那时候并没有建立正式的HTTP标准，之所以被称为HTTP/0.9，是因为它含有HTTP/1.0之前版本的意思。该版本也极其简单，只有一个命令GET，同时协议规定，服务器只能响应HTML格式的字符串，不能响应别的格式。服务器发送完毕后，就会关闭TCP连接。
HTTP/1.0
1996年5月，HTTP/1.0 版本发布。该版本增加了大量的新特性。在原来GET命令的基础上，引入了POST命令、HEAD命令。同时对传输内容放开了限制使得任何格式的内容都可以发送，大大丰富了互联网的内容。同时规范了HTTP请求和回应的格式，规定请求和响应的内容需要包括头和体。
HTTP/1.1
1997年1月，HTTP/1.1 版本发布。进一步完善了 HTTP 协议，该版本也是HTTP主流的协议版本。该版本引入了持久连接，TCP连接默认不关闭，可以被多个请求复用，而不用声明Connection请求头。
HTTP/2
2015年，HTTP/2 发布。该版本的HTTP引用了大量的新特性，同时对原来的HTTP做了许多变革。HTTP/2 彻底二进制化，头信息和数据体都是二进制，这些二进制统称为帧，包含头信息帧和数据帧。HTTP/2 可以在一个连接里同时发送多个请求或响应，而且不用按照顺序一一对应，不用担心请求拥塞。HTTP/2 引入了头信息压缩机制，来降低每次请求与响应的带宽。HTTP/2 引入了服务器推送，允许服务器未经请求，主动向客户端发送数据。

HTTP 报文

用于HTTP交互的信息成为HTTP报文，请求端的报文成为请求报文，响应端的报文叫做响应报文。HTTP报文是由多行数据构成的字符串文本，并由CR+LF作为换行符。这里分析的HTTP协议依然是HTTP/1.1版本，该版本是目前使用得最广泛的协议。

1、请求报文

请求报文主要分为请求行、请求首部（header）、body（请求体）。header 和 body 空行（ CR为回车符,LF换行符）。以下CRLF均表示回车加换行。

HTTP请求报文结构.png

简书请求报文抓包：

GET / HTTP/1.1
Host: www.jianshu.com
Connection: close
User-Agent: Paw/3.1.5 (Macintosh; OS X/10.12.6) GCDHTTPRequest

请求行

请求行包含了请求的方式（GET、POST、HEAD等），请求的URI以及HTTP协议的版本。

请求方式 空格 请求URI HTTP版本 CRLF

请求行实例：

GET / HTTP/1.1

GET、POST 请求参数附加在URL上的时候，在HTTP发送请求报文的时候会将URL的请求参数放入请求行，如请求 http://www.jianshu.com/?name=iOS&age=10，这里我们加入了name和age两个参数，抓包如下：

屏幕快照 2017-10-16 18.18.13.png

可见这时请求行为：

GET /?name=iOS&age=10 HTTP/1.1

请求首部

请求首部本质就是键值对，是构成HTTP报文的要素之一，它能起到传递额外信息的作用，它的格式如下：

Key: 空格 value CRLF

以下是对简书的请求报文：

GET /?name=iOS&age=10 HTTP/1.1
name: iOS
Cookie: signin_redirect=http%3A%2F%2Fwww.jianshu.com%2F%3Fname%3DiOS%26age%3D10; _maleskine_session=SGhIVENaem04NWVWSE5UMkVGNWFUTGZSR0hlT2J0dUgyWGJ1bFlMS2h6Smx0UnZ0Mk9tR25zWTBubWJZZmU2UkhUT2RMQ3ZZT0lTQ2U2d3NaVDR3TnBTQ1kwcXgyZHJnNkxsSkI3Q0lFYkxkY0xlbzA1Q1Z2MmRIa1RzNkliQnBFMzJQUmRIeXY3MXI0Wk1zZjd2eGliWkpnSVJiYWNNSk1tMDJpaFN1dURudnZ1YzFUOG1EMkYyL0N6S1JlQzh2YUV6MzNCV1E2ZDhiMStmMndlL05GZElhNFJnTStqSjVsNVg0a3ZQdUY1V1pxQ05ucmdLUkZlUmxhekpzdjg1TS0tWlhEa1gwdmlna1FrR1dsbkZ3WjFqQT09--9e4c4c2ce38d9cea7549bb35f4ba2fa5783c5a45
Host: www.jianshu.com
Connection: close
User-Agent: Paw/3.1.5 (Macintosh; OS X/10.12.6) GCDHTTPRequest

其中除了name是自己添加的键值对外，其它如：name，Cookie，Host 都是HTTP1.1协议支持的首部字段。

请求体

请求体里面包含请求的实际数据。对于GET请求，请求体是为空的。对于POST请求，请求体一般不为空，我们实际的业务数据都存放于请求体当中。

以下是对简书的请求体，请求体为一段json（application/json）数据：{"name":"ios"}

POST /?name=iOS&age=10 HTTP/1.1
name: iOS
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Cookie: signin_redirect=http%3A%2F%2Fwww.jianshu.com%2F%3Fname%3DiOS%26age%3D10; _maleskine_session=SGhIVENaem04NWVWSE5UMkVGNWFUTGZSR0hlT2J0dUgyWGJ1bFlMS2h6Smx0UnZ0Mk9tR25zWTBubWJZZmU2UkhUT2RMQ3ZZT0lTQ2U2d3NaVDR3TnBTQ1kwcXgyZHJnNkxsSkI3Q0lFYkxkY0xlbzA1Q1Z2MmRIa1RzNkliQnBFMzJQUmRIeXY3MXI0Wk1zZjd2eGliWkpnSVJiYWNNSk1tMDJpaFN1dURudnZ1YzFUOG1EMkYyL0N6S1JlQzh2YUV6MzNCV1E2ZDhiMStmMndlL05GZElhNFJnTStqSjVsNVg0a3ZQdUY1V1pxQ05ucmdLUkZlUmxhekpzdjg1TS0tWlhEa1gwdmlna1FrR1dsbkZ3WjFqQT09--9e4c4c2ce38d9cea7549bb35f4ba2fa5783c5a45
Host: www.jianshu.com
Connection: close
User-Agent: Paw/3.1.5 (Macintosh; OS X/10.12.6) GCDHTTPRequest
Content-Length: 14

{"name":"ios"}

2、响应报文

响应报文主要分为状态行、响应首部（header）、body（响应体）。header 和 body 空行（ CR为回车符,LF换行符）

HTTP响应报文结构.png

简书的响应抓包：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Mon, 16 Oct 2017 02:16:07 GMT
Server: Tengine
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Transfer-Encoding: chunked
Connection: close

<!DOCTYPE html>
<!--[if IE 6]><html class="ie lt-ie8"><![endif]-->
<!--[if IE 7]><html class="ie lt-ie8"><![endif]-->
<!--[if IE 8]><html class="ie ie8"><![endif]-->
<!--[if IE 9]><html class="ie ie9"><![endif]-->
<!--[if !IE]><!--> <html> <!--<![endif]-->
......
</html>

状态行

状态行主要包含HTTP协议版本、状态码、以及相关原因。

 HTTP版本 空格 状态码 空格 原因 CRLF

以下是请求简书的状态行

HTTP/1.1 200 OK

常见的状态码：

状态码	类比	说明
1xx	Informational (信息性状态码)	接收的请求正在处理
2xx	Success( 成功状态码)	请求正常处理完毕
3xx	Redirection( 重定向状态码)	需要进行附加操作以完成请求
4xx	Client Error (客户端错误状态码)	服务器无法处理请求
5xx	Server Error 服务器错误状态码	服务器处理请求出错

响应首部

响应首部本质是键值对，是构成HTTP报文的要素之一，它能起到传递额外信息的作用，它的格式如下：

Key: 空格 value CRLF

以下是对简书的响应首部报文：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Mon, 16 Oct 2017 15:18:46 GMT
Server: Tengine
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Transfer-Encoding: chunked
X-Frame-Options: DENY
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Content-Type-Options: nosniff
Content-Security-Policy: script-src 'self' 'unsafe-inline' 'unsafe-eval' *.jianshu.io api.geetest.com static.geetest.com dn-staticdown.qbox.me zz.bdstatic.com *.google-analytics.com hm.baidu.com push.zhanzhang.baidu.com res.wx.qq.com qzonestyle.gtimg.cn as.alipayobjects.com ;style-src 'self' 'unsafe-inline' *.jianshu.io api.geetest.com static.geetest.com ;
ETag: W/"47a1d42ea1c6321456d016d9de9f7fef"
Cache-Control: max-age=0, private, must-revalidate
Set-Cookie: signin_redirect=http%3A%2F%2Fwww.jianshu.com%2F; path=/
Set-Cookie: _maleskine_session=MTFVK3ltcVZjNm1vb3dNMmZUUTJJTHVzYWZQaUIvZFNHYnVDWDMzMVdDUVc3dTA3dFpzUGFBUEdPeDRxYk1uQnBTVklOV1RyUFc5bVhhRkxVcS9ySVNEWDgxYTdHQVQ3S2tlaXc0OHNaSWlRa2NrUmRTZC9TZ0tPMGdVOGtIUXhwcnRJWFN0RFgwamFFL1F2S2FoMjQzRmc1ajNYa3RsbERuYnBZQmtKUmtodExaWW5FanRqL2cwRVU1YnN4SUgzN3FFVmdDTzJXK1BJTWN4RW5zZW1wVkxUUGtodTM5bE5zdU9JRDB1aloycUlWNUdieUlnTjVsQkhGSUVzY3Rrai0ta1VEU2xIeDVkK0pDaUdmRXgwWjdWdz09--12010d79a64cb1ee427931e7d7fe04bee742ff52; path=/; HttpOnly
X-Request-Id: 6cbfffbb-d112-45b2-81b5-fbdfa73d9e41
X-Runtime: 0.010188
X-Via: 1.1 wj29:1 (Cdn Cache Server V2.0), 1.1 zhouwtong132:2 (Cdn Cache Server V2.0)
Connection: close

响应体

响应体里包含响应的实际数据。响应体的数据类型总称为MIME type，每个值包括一级类型和二级类型，之间用斜杠分隔。下面是一些常见的MIME type：

响应内容
text/plain
text/html
text/css
image/jpeg
image/png
image/svg+xml
audio/mp4
video/mp4
application/javascript
application/pdf
application/zip
application/atom+xml

以下是简书的响应报文，响应体为 text/html ：

响应体.png

HTTP首部字段

HTTP首部字段上面已经提到过，以下是 HTTP1.1 支持的各种字段，主要分为四种：1、通用首部字段；2、请求首部字段；3、响应首部字段；4、实体首部字段。

1、通用首部字段，即请求报文和响应报文都可以使用的字段，以下是通用字段表：

字段名	说明
Cache-Control	控制缓存行为
Connection	逐跳首部、连接的管理
Date	创建报文的日期时间
Pragma	报文指令
Trailer	报文末端的首部一览
Transfer-Encoding	指定报文主体的传输编码方式
Upgrade	升级为其他协议
Warning	错误通知
Via	代理服务器的相关信息

2、请求首部字段，即请求报文可以使用的字段，以下是请求报文字段表：

字段名	说明
Accept	用户代理可处理的媒体类型
Accept-Charset	优先的字符集
Accept-Encoding	优先的内容编码
Accept-Language	优先的语言(自然语言)
Authorizabon	Web认证信息
Expect	期待服务器的特定行为
From	用户的电子邮箱地址
Host	请求资源所在服务器
If-Match	比较实体标记(ETag )
If-Modified-Since	比较资源的更新时间
If-None-Match	比较实体标记(与If-Match相反 )
lf-Range	资源未更新时发送实体Byte的范围请求
If-Unmodified-Since	比较资源的更新时间( 与If-Modified-Since 相反I
Max-Forwards	最大传输逐跳数
Proxy-Authorization	代理服务器要求客户端的认证信息
Range	实体的字节范围请求
Referer	对请求中URl的原始获取方
TE	传输编码的优先级
User-Agent	HTTP客户端程序的信息

3、响应首部字段，即响应报文可以使用的字段，以下是响应报文字段表：

字段名	说明
Accept-Ranges	是否接受字节范围请求
Age	推算资源创建经过时间
ETag	资源的匹配信息
Location	令客户端重定向至指定URI
Proxy-Authenticate	代理服务器对客户端的认证信息
Retry-After	对再次发起请求的时机要求
Server	HTTP服务器的安装信息
Vary	代理服务器缓存的管理信息
WWW-Authenticate	服务器对客户端的认证信息

3、实体首部字段，即针对请求报文和响应报文的实体部分使用的首部，主要是补充了实体资源相关信息，以下是实体首部字段表：

字段名	说明
Allow	资源可支持的HTTP方法
Content-Encoding	实体主体适用的编码方式
Content-Language	实体主体的自然语言
Content-Length	实体主体的大小(单位字节)
Content-Location	替代对应资源的URI
Content-MD5	实体主体的报文摘要
Content-Range	实体主体的位置范围
Content-Type	实体主体的媒体类型
Expires	实体主体过期的日期时间
Last-Modified	资源的最后修改日期时间

（待续）

HTTP协议详解

变迁

HTTP 报文

1、请求报文

请求行

请求首部

请求体

2、响应报文

状态行

响应首部

响应体

HTTP首部字段

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