HTTP学习笔记。

HTTP简介

HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从万维网服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。
HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据(HTML文件,图片文件,查询结果等)。

HTTP工作原理

HTTP协议工作于客户端-服务端架构上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端发送所有的请求。
Web服务器:Apache服务器,IIS服务器等。
Web服务器根据接收的请求后,向客户端发送响应信息。
HTTP默认端口号为80,但是你也可以改为8080或者其它端口。
HTTP三点注意事项:

*HTTP是无连接的:无连接的含义是限制每次连接只处理一次请求。服务器处理完客户请求,并收到客户的应答后,即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
*HTTP是媒体独立的:这意味着,只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容,任何类型的数据都可以通过HTTP发送。客户端以及服务器指定使用适合的MIME-type内容类型。
*HTTP是无状态:HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

以下图表展示了HTTP协议通信流程:
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HTTP消息结构

HTTP是基于客户端/服务端的架构模型,通过一个可靠的链接来交换信息,是一个无状态的请求/响应协议。
一个HTTP客户端是一个应用程序(Web浏览器或其它任何客户端),通过连接到服务器达到向服务器发送一个或多个HTTP的请求的目的。
一个HTTP服务器同样也是一个应用程序(通常是一个Web服务,如Apache Web服务器等),通过接收客户端的请求并向客户端发送HTTP响应数据。
HTTP使用统一资源标识符来传输数据和建立连接。一旦建立连接后,据消息就通过类似Internet邮件所使用的格式[RFC5322]和多用途Internet邮件扩展(MIME)[RFC2045]来传送。

客户端请求消息

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式:请求行(request line)、请求头部(header)、空行和请求数据四个部分组成。
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服务器响应信息

HTTP响应也由四个部分组成,分别是:状态行、消息报头、空行和响应正文。
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HTTP请求方法

根据HTTP标准,HTTP请求可以使用多种请求方法。
HTTP1.0定义了三种请求方法:GET,POST,和HEAD方法。
HTTP1.1新增了五种请求方法:OPTIONS,PUT,DELETE,TRACE和CONNECT方法。
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HTTP响应头信息

HTTP请求头提供了关于请求,响应或者其它的发送实体的信息。
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HTTP状态码

当浏览者访问一个网页时,浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前,此网页所在的服务器会返回一个包含HTTP状态码的信息头用以响应浏览器的请求。
下面是常见的HTTP状态码:

200:请求成功。
301:资源(网页等)被永久转移到其它URL。
404:请求的资源(网页等)不存在。
500:内部服务器错误。

HTTP状态码分类

HTTP状态码由三个十进制数字组成,第一个十进制数字定义了状态码的类型,后两个数字没有分类的作用。HTTP状态码共分为5种类型:
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HTTP content-type

Content-Type,内容类型,一般是指网页中存在的Content-Type,用于定义网络文件的类型和王爷编码,决定浏览器将以什么形式、什么编码读取这个文件,这就是经常看到一些Asp网页点击的结果却不是下载到一个文件或一张图片的原因。

HTTP协议:持久连接、非持久连接

定义:

非持久连接:每个连接处理一个请求-响应事务,每次交互都要打开关闭连接。
持久连接:每个连接可以处理多个请求-响应事务,第一次交互会打开连接,交互结束后连接并不关闭,下次交互就省去了建立连接的过程。
持久连接情况下,服务器发出响应后让TCP连接继续打开着。同一对客户/服务器之间的后续请求和响应可以通过这个连接发送。
HTTP1.0使用非持久连接。 HTTP1.1默认使用持久连接。
持久连接的实现有两种:HTTP/1.0+的keep-alive与HTTP/1.1的持久连接。

非持久连接示例:

非持久连接下,客户端请求一个页面。假设该页面包含1个html文件和10个JPEG图像,所有这些对象在同一台服务器主机中。再假设该节本HTML文件的URL:www.yesky.com/sompath/index.html。
1.HTTP客户端与服务器主机www.yesky.com中的HTTP服务器建立一个TCP连接。
2.HTTP客户端发送HTTP请求消息。包含/sompath/index.html。
3.HTTP服务器接收请求消息,从服务器主机内存或硬盘拿去除对象/sompath/index.html,发出该对象的响应消息。
4.HTTP服务器告知TCP关闭这个TCP连接(TCP要等客户收到这个响应消息后,才会真正终止这个连接)。
5.HTTP客户端接收响应消息。TCP连接终止。该消息标明所拆装的对象是一个HTML文件。客户取出文件,分析后发现10个JPEG对象的引用。
6.给每一个引用到的JPEG对象重复步骤1——4.

HTTP协议中TCP的三次握手和四次挥手

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CLOSED:表示初始状态。
LISTEN: 服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受连接了。
SYN_SENT:表示客户端已发送 SYN 报文。
SYN_RCVD:表示服务器接受到了 SYN 报文。
ESTABLISHED:表示连接已经建立。
ACK 确认字段:在连接建立后所有传送的报文段 ACK 必须为 1 。
SYN 同步字段:连接建立时使用同步序号。
FIN 终止字段:FIN = 1 是表示释放一个连接。
序号 seq :发送了多少被成功接受数据。
确认号 ack:接受了多少数据。
注意:

ACK = 1 不携带数据不消耗序号。
 SYN = 1 不能携带数据并且要消耗一个序号。

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第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;
第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;
第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。 完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据.

那么如何断开连接呢?过程如下:(中断连接的可以是Client端,也可以是Sever端)

FIN_WAIT_1:表示等待对方的FIN报文。当SOCKET在ESTABLISHED状态时,它想主动关闭连接,向对方发送了FIN报文,此时该SOCKET进入到FIN_WAIT_1 状态
FIN_WAIT_2:也表示等待对方的FIN报文。FIN_WAIT_2状态下的SOCKET,表示半连接,也即有一方要求close连接,但另外还告诉对方,我暂时还有点数据需要传送给你,稍后再关闭连接。
CLOSE_WAIT: 这种状态的含义其实是表示在等待关闭。你回复一个ACK给对方,并进入CLOSE_WAIT状态。接下来就是查看你是否还有数据要发送给对方,如果没有,就可以close这个socket,并发送FIN给对方,即关闭连接。
CLOSING:表示主机1给主机2发送FIN后,并没有收到主机2回应的ACK,而收到了主机2发送的FIN。表示双方同时close一个socket,出现同时发送FIN现象。
LAST_ACK: 发送FIN报文后,等待对方的ACK报文,当收到ACK报文后,进入到CLOSED状态。
TIME_WAIT: 表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK确认,等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下,收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时,可以直接进入到TIME_WAIT状态。

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第一次挥手:主机1向主机2,发送FIN报文段,表示关闭数据传送,并主机1进入FIN_WAIT_1状态,表示没有数据要传输了
第二次挥手:主机2收到FIN报文段后进入CLOSE_WAIT状态(被动关闭),然后发送ACK确认,表示同意你关闭请求了,主机到主机的数据链路关闭,主机进入FIN_WAIT_2状态
第三次挥手:主机2等待主机1发送完数据,发送FIN到主机1请求关闭,主机2进入LAST_ACK状态
第四次挥手:主机1收到主机2发送的FIN后,回复ACK确认到主机2,主机1进入TIME_WAIT状态。主机2收到主机1的ACK后就关闭连接了,状态为CLOSED。主机1等待2MSL,仍然没有收到主机2的回复,说明主机2已经正常关闭了,主机1关闭连接。

为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

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