PHPer也来聊聊HTTP

2017-03-26

前言

三月份就快要结束了，这个月定的目标是对http的基础知识点做一个落地。直入主题我们顺着下面的思路去对http基础知识做一个总结：

  • 概念
  • 五层网络协议
  • HTTP Method
  • HTTP Status
  • HTTP Header
  • Cookie/Session
  • HTTPs
  • Websocket
  • HTTP2

概念

什么是http？Hypertext Transfer Protocol, 超文本传输(转移)协议，是客户端和服务端传输文本制定的协议。说起http协议，还得说说WWW，http是构建WWW的三项技术之一，具体的三项技术如下：

WWW: world wide web, 万维网

- HTML: Hypertext Markup Language, 超文本标记语言
- HTTP: Hypertext Transfer Protocol, 超文本传输(转移)协议
- URL: Uniform Resource Locator, 统一资源定位符号

URI: Uniform Resource Identitier, 统一资源标示符号，URL是URI的子集

五层网络协议

应用层(http/https/websocket/ftp...) => 定义：文本传输协议
  |
传输层(tcp/udp) => 定义：端口
  |
网络层(ip)　=> 定义：IP
  |
链路层(mac&数据包) => 定义：数据包，MAC地址
  |
实体层(光缆/电缆/交换机/路由/终端...) => 定义：物理

TCP/IP:

说起网络协议自然不能不提TCP/IP协议了，它有两种解释如下，

  • 解释一：分别代表tcp协议和ip协议
  • 解释二：如果按照网络五层架构，TCP/IP代表除了应用层其他层所有协议簇的统称

TCP/IP connect: TCP/IP的三次握手:

        标有syn的数据包
        ------------->
        标有syn/ack的数据包
client  <-------------  server
        标有ack的数据包
        -------------->

TCP/IP finish: TCP/IP的四次握手:

                          fin
                    <-------------
                          ack
client(或server)    -------------> server(或client)
                          fin
                    ------------->
                          ack
                    <-------------

Keep-Alive:

HTTP协议初期每次连接结束后都会断开TCP连接，之后HEADER的connection字段定义Keep-Alive（HTTP 1.1 默认　持久连接），代表如果连接双方如果没有一方主动断开都不会断开TCP连接，减少了每次建立HTTP连接时进行TCP连接的消耗。

HTTP Method

  • get: 获取资源，url传参，大小2KB
  • post: 传输资源，http body, 大小默认8M，1000个input variable
  • put: 传输资源，http body，资源更新
  • delete: 删除资源
  • patch: 传输资源，http body，存在的资源局部更新
  • head: 获取http header
  • options: 获取支持的method
  • trace: 追踪，返回请求回环信息
  • connect: 建立隧道通信

HTTP Status

  • 200: ok
  • 301: 永久重定向
  • 302: 临时重定向
  • 303: 临时重定向，要求用get请求资源
  • 304: not modified, 返回缓存，和重定向无关
  • 307: 临时重定向,严格不从post到get
  • 400: 参数错误
  • 401: 未通过http认证
  • 403: forbidden，未授权
  • 404: not found，不存在资源
  • 500: internet server error，代码错误
  • 502: bad gateway，fastcgi返回的内容web server不明白
  • 503: service unavailable，服务不可用
  • 504: gateway timeout，fastcgi响应超时

接口选取http status作为响应code是个不错的选择

HTTP Header Fields

常见通用头部

  • Cache-Control:
    • no-cache: 不缓存过期的缓存
    • no-store: 不缓存
  • Pragma: no-cache, 不使用缓存，http1.1前的历史字段
  • Connection:
    • 控制不在转发给代理首部不字段
    • Keep-Alive/Close: 持久连接
  • Date: 创建http报文的日期

常见请求头

  • Accept: 可以处理的媒体类型和优先级
  • Host: 目标主机域名
  • Referer: 请求从哪发起的原始资源URI
  • User-Agent: 创建请求的用户代理名称
  • Cookie: cookie信息

常见响应头

  • Location: 重定向地址
  • Server: 被请求的服务web server的信息
  • Set-Cookie: 要设置的cookie信息
    • NAME: 要设置的键值对
    • expires: cookie过期时间
    • path: 指定发送cookie的目录
    • domain: 指定发送cookie的域名
    • Secure: 指定之后只有https下才发送cookie
    • HostOnly: 指定之后javascript无法读取cookie
  • Cookie: 工作机制是用户识别和状态管理，服务端为了管理用户的状态会通过客户端，把一些临时的数据写入到设备中Set-Cookie，当用户访问服务的时候，服务可以通过通信的方式取回之前存放的cookie。
  • Session:　由于http是无状态的，请求之间无法维系上下文，所以就出现了session作为会话控制，服务端存放用户的会话信息。

HTTPs

概念:在http协议上增加了ssl(secure socket layer)层。

SSL层
  |
应用层
  |
传输层
  |
网络层
  |
链路层
  |
实体层

HTTPS 认证流程


                              发起请求
                     --------------------------->　　server
                              下发证书
                      <---------------------------   server
                      证书数字签名(用证书机构公钥加密)
                     --------------------------->　　证书机构
                          证书数字签名验证通过
client(内置证书机构证书) <---------------------------   证书机构
                      公钥加密随机密码串(未来的共享秘钥)
                     --------------------------->　　server私钥解密(非对称加密)
                        SSL协议结束　HTTP协议开始
                      <---------------------------   server(对称加密)
                            共享秘钥加密 HTTP
                     --------------------------->　　server(对称加密)
  • 核对证书证书： 证书机构的公开秘钥验证证书的数字签名
  • 公开密钥加密建立连接：非对称加密
  • 共享密钥加密

Websocket

  • 基于http协议建立连接，header的upgrade字段转化协议为websocket
  • 全双工通信，客户端建立连接

HTTP2

  • 多路复用：多个请求共享一个tcp连接
  • 全双工通信
  • 必须https://
  • 头部压缩
  • 二进制传输

附录

详细五层协议

  • 概括：从上到下，越上越接近用户，越下越接近硬件
  • 应用层:
    • 规定应用程序的数据格式
    • [HEAD(以太网标头) [HEAD(IP标头) [HEAD(TCP标头) DATA(应用层数据包)]]]
  • 传输层(端口到端口的通信):
    • 端口：
      • 0到65535(2^16)的整数
      • 进程使用网卡的编号
      • 通过IP+mac确定主机，只要确定主机+端口(套接字socket)，就能进行程序间的通信
    • UDP协议：
      • 数据包中加入端口依赖的新协议
      • 数据包[HEAD(发送、接收mac) [HEAD(发送、接收ip) [HEAD(发送、接收端口) DATA]]]
      • 简单，可靠性差，不知道对方是否接受包
    • TCP协议：
      • 带有确认机制的UDP协议
      • 过程复杂，实现困难，消耗资源
  • 网络层(主机到主机的通信):
    • IP协议
      • ipv4:
        • 32个二进制位表示，由网络部分和主机部分构成，
        • 子网掩码: 网络部分都为1，主机部分都为0，目的判断ip的网络部分，如255.255.255.0(11111111.11111111.11111111.00000000)
        • IP数据包：标头Head+数据Data,放进以太网数据包的Data部分[HEAD [HEAD DATA]]
        • IP数据包的传递：
          • 非同一网络：无法获得mac地址,发送数据到网关，网关处理
            • ARP(Address Resolation Protocol): 解析地址协议，通过ip解析mac地址
          • 同一网络：mac地址填写FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF，广播数据，对比ip，不符合丢包
  • 链接层：
    • 定义数据包(帧Frame)
      • 标头(Head):数据包的一些说明项, 如发送者、接收者、数据类型
      • 数据(Data):数据包的具体内容
      • 数据包:[HEAD DATA]
    • 定义网卡和网卡唯一的mac地址
      • 以太网规定接入网络的所有终端都应该具有网卡接口，数据包必须是从一个网卡的mac地址到另一网卡接口的mac地址
      • mac全球唯一，16位16位进制组成，前6厂商编号，后6网卡流水号
    • 广播发送数据
      • 向本网络内的所有设备发送数据包，对比接收者mac地址，不是丢包，是接受
  • 实体层：
    • 终端(pc，phone，pad…)的物理连接(光缆，电缆，路由…)，负责传递0和1信号

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