Http 、https、Socket协议
1、概念：
HTTP：HTTP全称是HyperText Transfer Protocol，即：超文本传输协议，从1990年开始就在WWW上广泛应用，是现今在WWW上应用最多的协议， Http是应用层协议，当你上网浏览网页的时候，浏览器和Web服务器之间就会通过HTTP在Internet上进行数据的发送和接收。
HTTP它是属于TCP上层的协议，但是本身并无会话的特点，它是一个基于请求/响应模式的、无状态的协议，以一问一答的方式实现服务。即我们通常所说的Request/Response。
HTTPS：超文本传输安全协议（英语：Hypertext Transfer Protocol Secure，缩写：HTTPS，常称为HTTP over TLS，HTTP over SSL或HTTP Secure）是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议。HTTPS经由HTTP进行通信，但利用SSL/TLS来加密数据包。
以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版，即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。
HTTPS协议的主要作用可以分为两种：一种是建立一个信息安全通道，来保证数据传输的安全；另一种就是确认网站的真实性。
2、TCP协议
TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接(连接导向)的、可靠的、 基于IP的传输层协议，是互联网的基础。许多应用层协议都是基于TCP构建，典型的是HTTP、SMIP等协议。TCP在OSI模型中属于传输协议。首先来看看OSI的七层模型:
image
3、HTTP请求报文
一个请求报文有以下四个部分组成：
- 请求行（request line)、
- 消息头部（header) 、
- 空行 、
- 请求正文
POST /index.html HTTP/1.1
HOST: www.XXX.com
User-Agent: Mozilla/5.0(Windows NT 6.1;rv:15.0) Firefox/15.0
Username=admin&password=admin
4.1、 请求行
请求行由请求方法、URL和HTTP协议版本3个字段组成，它们用空格分隔。
例如： GET /index.html HTTP/1.1
- HTTP协议的请求方法有:
- GET 获取资源
- POST 向服务器端发送数据，传输实体主体
- PUT 传输文件
- HEAD 获取报文首部
- DELETE 删除文件
- OPTIONS 询问支持的方法
- TRACE 追踪路径
4.2 、 请求头部
请求头部由关键字/值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息， - 通用首部(General Header)
- 请求首部(Request Header)
- 响应首部(Response Header)
- 实体首部(Entity Header Fields)
其中典型的请求头有：
User-Agent：产生请求的浏览器类型。
Accept：客户端可识别的内容类型列表。
Host：请求的主机名，允许多个域名同处一个IP地址，即虚拟主机。
4.3、 空行
最后一个请求头之后是一个空行，发送回车符和换行符，通知服务器以下不再有请求头。
4.4、 请求数据
请求数据不在GET方法中使用，而是在POST方法中使用。POST方法适用于需要客户填写表单的场合。与请求数据相关的最常使用的请求头是Content-Type和Content-Length。
5 、HTTP响应报文
HTTP响应也由四个部分组成，分别是：响应行、响应头、空行、响应体。
如下响应报文所示：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Encoding: gzip
Content-Type: text/html;charset=utf-8
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8" />
<title>Document</title>
</head>
<body>
<p>this is http response</p>
</body>
</html>
image
image
5.1、 状态行
请求报文字段状态行 : HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF
HTTP-Version 服务器HTTP协议的版本
Status-Code 服务器发回的响应状态代码
Reason-Phrase 状态代码的文本描述
状态码 ：状态码负责表示客户端请求的返回结果、标记服务器端是否正常、通知出现的错误。状态代码由三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值
image
常见状态代码、状态描述的说明如下。 200 OK：客户端请求成功。 400 Bad Request：客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。 401 Unauthorized：请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用。 403 Forbidden：服务器收到请求，但是拒绝提供服务。 404 Not Found：请求资源不存在，举个例子：输入了错误的URL。 500 Internal Server Error：服务器发生不可预期的错误。 503 Server Unavailable：服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常，举个例子：HTTP/1.1 200 OK（CRLF）。
image
image
image
6、HTTPS加密
HTTPS协议可以理解为HTTP协议的升级，就是在HTTP的基础上增加了数据加密。在数据进行传输之前，对数据进行加密，然后再发送到服务器。这样，就算数据被第三者所截获，但是由于数据是加密的，所以你的个人信息让然是安全的。这就是HTTP和HTTPS的最大区别。
HTTPS是如何对数据进行加密的？对安全或密码学基础有了解的同学，应该知道常见的加密手段。一般来说，加密分为对称加密、非对称加密（也叫公开密钥加密）。
对称加密对的意思就是，加密数据用的密钥，跟解密数据用的密钥是一样的。
对称加密的优点在于加密、解密效率通常比较高。缺点在于，数据发送方、数据接收方需要协商、共享同一把密钥，并确保密钥不泄露给其他人。此外，对于多个有数据交换需求的个体，两两之间需要分配并维护一把密钥，这个带来的成本基本是不可接受的。
非对称加密非对称加密的意思就是，加密数据用的密钥（公钥），跟解密数据用的密钥（私钥）是不一样的。
什么叫做公钥呢？其实就是字面上的意思——公开的密钥，谁都可以查到。因此非对称加密也叫做公开密钥加密。
相对应的，私钥就是非公开的密钥，一般是由网站的管理员持有。
公钥、私钥两个有什么联系呢？ 简单的说就是，通过公钥加密的数据，只能通过私钥解开。通过私钥加密的数据，只能通过公钥解开。
很多同学都知道用私钥能解开公钥加密的数据，但忽略了一点，私钥加密的数据，同样可以用公钥解密出来。而这点对于理解HTTPS的整套加密、授权体系非常关键。
客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。
（1）客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
（2）Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
（3）客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
（4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
（5）Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
（6）Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。
HTTPS的优点
尽管HTTPS并非绝对安全，掌握根证书的机构、掌握加密算法的组织同样可以进行中间人形式的攻击，但HTTPS仍是现行架构下最安全的解决方案，主要有以下几个好处：
（1）使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；
（2）HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。
（3）HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。
（4）谷歌曾在2014年8月份调整搜索引擎算法，并称“比起同等HTTP网站，采用HTTPS加密的网站在搜索结果中的排名将会更高”。
HTTPS的缺点
虽然说HTTPS有很大的优势，但其相对来说，还是存在不足之处的：
（1）HTTPS协议握手阶段比较费时，会使页面的加载时间延长近50%，增加10%到20%的耗电；
（2）HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗，甚至已有的安全措施也会因此而受到影响；
（3）SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高，个人网站、小网站没有必要一般不会用。
（4）SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。
（5）HTTPS协议的加密范围也比较有限，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。最关键的，SSL证书的信用链体系并不安全，特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下，中间人攻击一样可行。
中上所诉,为了保既保证安全又保证速度,我们可以使用非对称加密加密对称秘钥来进行浏览器与服务器之前的会话
7、TLS/SSL工作原理
HTTPS协议的主要功能基本都依赖于TLS/SSL协议，TLS/SSL的功能实现主要依赖于三类基本算法：散列函数 Hash、对称加密和非对称加密，其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商，对称加密算法采用协商的密钥对数据加密，基于散列函数验证信息的完整性。
散列函数Hash
常见的有 MD5、SHA1、SHA256，该类函数特点是函数单向不可逆、对输入非常敏感、输出长度固定，针对数据的任何修改都会改变散列函数的结果，用于防止信息篡改并验证数据的完整性; 在信息传输过程中，散列函数不能单独实现信息防篡改，因为明文传输，中间人可以修改信息之后重新计算信息摘要，因此需要对传输的信息以及信息摘要进行加密;
对称加密
常见的有AES-CBC、DES、3DES、AES-GCM等，相同的密钥可以用于信息的加密和解密，掌握密钥才能获取信息，能够防止信息窃听，通信方式是1对1; 对称加密的优势是信息传输1对1，需要共享相同的密码，密码的安全是保证信息安全的基础，服务器和 N 个客户端通信，需要维持 N 个密码记录，且缺少修改密码的机制;
非对称加密
即常见的 RSA 算法，还包括 ECC、DH 等算法，算法特点是，密钥成对出现，一般称为公钥(公开)和私钥(保密)，公钥加密的信息只能私钥解开，私钥加密的信息只能公钥解开。因此掌握公钥的不同客户端之间不能互相解密信息，只能和掌握私钥的服务器进行加密通信，服务器可以实现1对多的通信，客户端也可以用来验证掌握私钥的服务器身份。 非对称加密的特点是信息传输1对多，服务器只需要维持一个私钥就能够和多个客户端进行加密通信，但服务器发出的信息能够被所有的客户端解密，且该算法的计算复杂，加密速度慢。
结合三类算法的特点，TLS的基本工作方式是，客户端使用非对称加密与服务器进行通信，实现身份验证并协商对称加密使用的密钥， 然后对称加密算法采用协商密钥对信息以及信息摘要进行加密通信，不同的节点之间采用的对称密钥不同，从而可以保证信息只能通信双方获取。
image
image
8、Socket协议
Socket是为了方便开发者直接使用更底层协议（一般是TCP或UDP）而存在的一个抽象层。Socket实际上是对TCP/IP协议的封装，本身并不是协议，而是一个调用接口（API）。
Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write。
主机A的应用程序要能和主机B的应用程序通信，必须通过Socket建立连接，而建立Socket连接必须需要底层TCP/IP协议来建立TCP连接。建立TCP连接需要底层IP协议来寻找网络中的主机。我们知道网络层使用IP协议可以帮助我们根据IP地址来找到目标主机，但是一台主机上可能运行着多个应用程序，如何才能与指定的应用程序通信,就要通过TCP或UDP的地址也就是端口号来指定。这样就可以通过一个Socket实例唯一代表一个主机上的一个应用程序的通信链路了。
image
9、WebSocket协议
基于Http协议的扩展，支持长连接，用于建立客户端和服务器的双向通道。
而传统的轮询方式（即采用http协议不断发送请求）的缺点：浪费流量（http请求头比较大）、浪费资源（没有更新也要请求）、消耗服务器
CPU占用（没有信息也要接收请求）。
WebSocket是保证只要在服务端和客户端建立连接后任何一端发起消息，相互推送消息，效率也是极大的提高了，并且服务端和客户端之间的标头信息很小，可以降低服务端的资源浪费。
WebSocket、HTTP与TCP
Http、WebSocket等协议属于应用层协议，IP协议工作在网络层，TCP协议工作在传输层。HTTP、WebSocket等应用层协议，都是基于TCP协议来传输数据的。
对于WebSocket来说，它必须依赖Http协议进行一次握手，握手成功后，数据就直接从TCP通道传输，与Http无关了。。。
image
