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  • Web开发基础之HTTP 协议

    本文内容参考阮一峰博客

    前言#

    HTTP 协议是互联网的基础协议,也是网页开发的必备知识,最新版本 HTTP/2 更是让它成为技术热点。本文介绍 HTTP 协议的历史演变和设计思路。

    HTTP/0.9#

    HTTP 是基于 TCP/IP 协议的应用层协议。它不涉及数据包(packet)传输,主要规定了客户端和服务器之间的通信格式,默认使用80端口。最早版本是1991年发布的0.9版。该版本极其简单,只有一个命令GET。

    GET /index.html
    
    

    上面命令表示,TCP 连接(connection)建立后,客户端向服务器请求(request)网页index.html。协议规定,服务器只能回应HTML格式的字符串,不能回应别的格式。

    <html>
      <body>Hello World</body>
    </html>
    
    

    服务器发送完毕,就关闭TCP连接。

    HTTP/1.0#

    简介##

    • 1996年5月,HTTP/1.0 版本发布,内容大大增加。

    • 首先,任何格式的内容都可以发送。这使得互联网不仅可以传输文字,还能传输图像、视频、二进制文件。这为互联网的大发展奠定了基础。

    • 其次,除了GET命令,还引入了POST命令和HEAD命令,丰富了浏览器与服务器的互动手段。

    • 再次,HTTP请求和回应的格式也变了。除了数据部分,每次通信都必须包括头信息(HTTP header),用来描述一些元数据。

    • 其他的新增功能还包括状态码(status code)、多字符集支持、多部分发送(multi-part type)、权限(authorization)、缓存(cache)、内容编码(content encoding)等。

    请求、回应格式##

    下面是一个1.0版的HTTP请求的例子。

    GET / HTTP/1.0
    User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
    Accept: */*
    

    可以看到,这个格式与0.9版有很大变化。
    第一行是请求命令,必须在尾部添加协议版本(HTTP/1.0)。后面就是多行头信息,描述客户端的情况。


    服务器的回应如下。

    
    HTTP/1.0 200 OK 
    Content-Type: text/plain
    Content-Length: 137582
    Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
    Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
    Server: Apache 0.84
    
    <html>
      <body>Hello World</body>
    </html>
    

    回应的格式是"头信息 + 一个空行( ) + 数据"。其中,第一行是"协议版本 + 状态码(status code) + 状态描述"。

    Content-Type 字段##

    关于字符的编码,1.0版规定,头信息必须是 ASCII 码,后面的数据可以是任何格式。因此,服务器回应的时候,必须告诉客户端,数据是什么格式,这就是Content-Type字段的作用。

    下面是一些常见的Content-Type字段的值。

    * 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
    

    MIME type还可以在尾部使用分号,添加参数。

    Content-Type: text/html; charset=utf-8
    

    上面的类型表明,发送的是网页,而且编码是UTF-8。

    客户端请求的时候,可以使用Accept字段声明自己可以接受哪些数据格式。

    Accept: */*
    

    上面代码中,客户端声明自己可以接受任何格式的数据。

    缺点##

    HTTP/1.0 版的主要缺点是,每个TCP连接只能发送一个请求。发送数据完毕,连接就关闭,如果还要请求其他资源,就必须再新建一个连接。
    TCP连接的新建成本很高,因为需要客户端和服务器三次握手,并且开始时发送速率较慢(slow start)。所以,HTTP 1.0版本的性能比较差。随着网页加载的外部资源越来越多,这个问题就愈发突出了。
    为了解决这个问题,有些浏览器在请求时,用了一个非标准的Connection字段。

    Connection: keep-alive
    

    这个字段要求服务器不要关闭TCP连接,以便其他请求复用。服务器同样回应这个字段。

    Connection: keep-alive
    

    一个可以复用的TCP连接就建立了,直到客户端或服务器主动关闭连接。但是,这不是标准字段,不同实现的行为可能不一致,因此不是根本的解决办法。

    HTTP/1.1#

    1997年1月,HTTP/1.1 版本发布,只比 1.0 版本晚了半年。它进一步完善了 HTTP 协议,一直用到了20年后的今天,直到现在还是最流行的版本。

    • 持久连接
    • 管道机制
    • Content-Length 字段
    • 分块传输编码

    缺点##

    虽然1.1版允许复用TCP连接,但是同一个TCP连接里面,所有的数据通信是按次序进行的。服务器只有处理完一个回应,才会进行下一个回应。要是前面的回应特别慢,后面就会有许多请求排队等着。这称为"队头堵塞"(Head-of-line blocking)。
    为了避免这个问题,只有两种方法:一是减少请求数,二是同时多开持久连接。这导致了很多的网页优化技巧,比如合并脚本和样式表、将图片嵌入CSS代码、域名分片(domain sharding)等等。如果HTTP协议设计得更好一些,这些额外的工作是可以避免的。

    HTTP/2#

    2015年,HTTP/2 发布。它不叫 HTTP/2.0,是因为标准委员会不打算再发布子版本了,下一个新版本将是 HTTP/3。

    • 二进制协议
    • 多工
    • 数据流
    • 头信息压缩
    • 服务器推送

    文章转载#

    HTTP 协议入门

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