2.1 HTTP 协议用于客户端和服务器端之间的通信
HTTP 协议和 TCP/IP 协议族内的其他众多的协议相同,用于客户端和服务器之间的通信。
请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端,而提供资源响应的一
端称为服务器端。
图:应用 HTTP 协议时,必定是一端担任客户端角色,另一端担任服务器端角色
在两台计算机之间使用 HTTP 协议通信时,在一条通信线路上必定有
一端是客户端,另一端则是服务器端。
2.2 通过请求和响应的交换达成通信
图:请求必定由客户端发出,而服务器端回复响应
HTTP 协议规定,请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并返回。换句话说,肯定是先从客户端开始建立通信的,服务器端在没有接收到请求之前不会发送响应。
示例:
图:GET /index.htm HTTP/1.1和Host: hackr.jp则是从客户端发送给某个 HTTP 服务器端的请求报文中的内容。
起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型,称为方法(method)。随后的字符串 /index.htm 指明了请求访问的资源对象,也叫做请求 URI(request-URI)。最后的 HTTP/1.1,即 HTTP 的版本号,用来提示客户端使用的 HTTP 协议功能。
综合来看,这段请求内容的意思是:请求访问某台 HTTP 服务器上的/index.htm 页面资源。
请求报文是由请求方法、请求 URI、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的。
图:请求报文的构成
接收到请求的服务器,会将请求内容的处理结果以响应的形式返回。
在起始行开头的 HTTP/1.1 表示服务器对应的 HTTP 版本。紧挨着的 200 OK 表示请求的处理结果的状态码(status code)和原因短语(reason-phrase)。下一行显示了创建响应的日期时间,是首部字段(header field)内的一个属性。接着以一空行分隔,之后的内容称为资源实体的主体(entitybody)。
响应报文基本上由协议版本、状态码(表示请求成功或失败的数字代码)、用以解释状态码的原因短语、可选的响应首部字段以及实体主体构成。稍后我们会对这些内容进行详细说明。
图:响应报文的构成
2.3 HTTP 是不保存状态的协议
HTTP 是一种不保存状态,即无状态(stateless)协议。HTTP 协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在 HTTP 这个级别,协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。
图:HTTP 协议自身不具备保存之前发送过的请求或响应的功能
使用 HTTP 协议,每当有新的请求发送时,就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把 HTTP 协议设计成如此简单的。
可是,随着 Web 的不断发展,因无状态而导致业务处理变得棘手的情况增多了。比如,用户登录到一家购物网站,即使他跳转到该站的其他页面后,也需要能继续保持登录状态。针对这个实例,网站为了能够掌握是谁送出的请求,需要保存用户的状态。
HTTP/1.1 虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能,于是引入了 Cookie 技术。有了 Cookie 再用 HTTP 协议通信,就可以管理状态了。
2.4 请求 URI 定位资源
HTTP 协议使用 URI 定位互联网上的资源。正是因为 URI 的特定功能,在互联网上任意位置的资源都能访问到。
图:HTTP 协议使用 URI 让客户端定位到资源
当客户端请求访问资源而发送请求时,URI 需要将作为请求报文中的请求 URI 包含在内。指定请求 URI 的方式有很多。
图:以 http://hackr.jp/index.htm 作为请求的例子
除此之外,如果不是访问特定资源而是对服务器本身发起请求,可以用一个 来代替请求 URI。例如,查询 HTTP 服务器端支持的 HTTP 方法种类:OPTIONS HTTP/1.1。
2.5 告知服务器意图的 HTTP 方法
HTTP/1.1 中可使用的方法:
GET :获取资源
POST:传输实体主体
PUT:传输文件,鉴于 HTTP/1.1 的 PUT 方法自身不带验证机制,任何人都可以上传文件 , 存在安全性问题,因此一般的 Web 网站不使用该方法。
HEAD:获得报文首部
DELETE:删除文件,DELETE 方法本身和 PUT 方法一样不带验证机制,所以一般的 Web 网站也不使用 DELETE 方法。
OPTIONS:询问支持的方法,OPTIONS 方法用来查询针对请求 URI 指定的资源支持的方法。
TRACE:追踪路径,TRACE 方法是让 Web 服务器端将之前的请求通信环回给客户端的方
法。
CONNECT:要求用隧道协议连接代理。CONNECT 方法要求在与代理服务器通信时建立隧道,实现用隧道协议进行 TCP 通信。主要使用 SSL(Secure Sockets Layer,安全套接层)和 TLS(Transport Layer Security,传输层安全)协议把通信内容加 密后经网络隧道传输。
2.6使用方法下达命令
向请求 URI 指定的资源发送请求报文时,采用称为方法的命令。
方法的作用在于,可以指定请求的资源按期望产生某种行为。方法中
有 GET、POST 和 HEAD 等。
下表列出了 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1 支持的方法。另外,方法名区分大
小写,注意要用大写字母:
在这里列举的众多方法中,LINK 和 UNLINK 已被 HTTP/1.1 废弃,不再支持。
2.7持久连接节省通信量
HTTP 协议的初始版本中,每进行一次 HTTP 通信就要断开一次 TCP
连接。
为解决上述 TCP 连接的问题,HTTP/1.1 和一部分的 HTTP/1.0 想出了持久连接(HTTP Persistent Connections,也称为 HTTP keep-alive 或HTTP connection reuse)的方法。持久连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持 TCP 连接状态。
图:持久连接旨在建立 1 次 TCP 连接后进行多次请求和响应的交互
持久连接的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载。另外,减少开销的那部分时间,使HTTP 请求和响应能够更早地结束,这样 Web 页面的显示速度也就相应提高了。在 HTTP/1.1 中,所有的连接默认都是持久连接。
持久连接使得多数请求以管线化(pipelining)方式发送成为可能。从前发送请求后需等待并收到响应,才能发送下一个请求。管线化技术出现后,不用等待响应亦可直接发送下一个请求。
这样就能够做到同时并行发送多个请求,而不需要一个接一个地等待响应了。
图:不等待响应,直接发送下一个请求
比如,当请求一个包含 10 张图片的 HTMLWeb 页面,与挨个连接相比,用持久连接可以让请求更快结束。而管线化技术则比持久连接还要快。请求数越多,时间差就越明显。
2.8使用 Cookie 的状态管理
HTTP 是无状态协议,它不对之前发生过的请求和响应的状态进行管理。也就是说,无法根据之前的状态进行本次的请求处理。但是,如果让服务器管理全部客户端状态则会成为负担。
保留无状态协议这个特征的同时又要解决类似的矛盾问题,于是引入了 Cookie 技术。Cookie 技术通过在请求和响应报文中写入 Cookie 信息来控制客户端的状态。
Cookie 会根据从服务器端发送的响应报文内的一个叫做 Set-Cookie 的首部字段信息,通知客户端保存 Cookie。当下次客户端再往该服务器发送请求时,客户端会自动在请求报文中加入 Cookie 值后发送出去。
服务器端发现客户端发送过来的 Cookie 后,会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求,然后对比服务器上的记录,最后得到之前的状态信息。
上图展示了发生 Cookie 交互的情景,HTTP 请求报文和响应报文的内容如下:
完~