技术债:HTTP/HTTPS

技术债:HTTP/HTTPS

HTTP 是一种 超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol)

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与 HTTP 有关的协议

在互联网中,任何协议都不会单独的完成信息交换,HTTP 也一样。虽然 HTTP 属于应用层的协议,但是它仍然需要其他层次协议的配合完成信息的交换:

TCP/IP

DNS

URI / URL

URI的全称是(Uniform Resource Identifier),中文名称是统一资源标识符,使用它就能够唯一地标记互联网上资源。

URL的全称是(Uniform Resource Locator),中文名称是统一资源定位符,也就是我们俗称的网址,它实际上是 URI 的一个子集。

URI 不仅包括 URL,还包括 URN(统一资源名称),它们之间的关系如下

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HTTPS

HTTP 一般是明文传输,很容易被攻击者窃取重要信息,鉴于此,HTTPS 应运而生。HTTPS 的全称为 (Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer),全称有点长,HTTPS 和 HTTP 有很大的不同在于 HTTPS 是以安全为目标的 HTTP 通道,在 HTTP 的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性。HTTPS 在 HTTP 的基础上增加了 SSL 层,也就是说 HTTPS = HTTP + SSL。(这块我们后面也会详谈 HTTPS)


HTTP 请求响应过程

你是不是很好奇,当你在浏览器中输入网址后,到底发生了什么事情?你想要的内容是如何展现出来的?让我们通过一个例子来探讨一下,我们假设访问的 URL 地址为 http://www.someSchool.edu/someDepartment/home.index,当我们输入网址并点击回车时,浏览器内部会进行如下操作

  • DNS服务器会首先进行域名的映射,找到访问www.someSchool.edu所在的地址,然后HTTP 客户端进程在 80 端口发起一个到服务器 www.someSchool.edu 的 TCP 连接(80 端口是 HTTP 的默认端口)。在客户和服务器进程中都会有一个套接字与其相连。

  • HTTP 客户端通过它的套接字向服务器发送一个 HTTP 请求报文。该报文中包含了路径 someDepartment/home.index 的资源,我们后面会详细讨论 HTTP 请求报文。

  • HTTP 服务器通过它的套接字接受该报文,进行请求的解析工作,并从其存储器(RAM 或磁盘)中检索出对象 www.someSchool.edu/someDepartment/home.index,然后把检索出来的对象进行封装,封装到 HTTP 响应报文中,并通过套接字向客户进行发送。

  • HTTP 服务器随即通知 TCP 断开 TCP 连接,实际上是需要等到客户接受完响应报文后才会断开 TCP 连接。

  • HTTP 客户端接受完响应报文后,TCP 连接会关闭。HTTP 客户端从响应中提取出报文中是一个 HTML 响应文件,并检查该 HTML 文件,然后循环检查报文中其他内部对象。

  • 检查完成后,HTTP 客户端会把对应的资源通过显示器呈现给用户。

    至此,键入网址再按下回车的全过程就结束了。上述过程描述的是一种简单的请求-响应全过程,真实的请求-响应情况可能要比上面描述的过程复杂很多。


HTTP 请求特征

从上面整个过程中我们可以总结出 HTTP 进行分组传输是具有以下特征

  • 支持客户-服务器模式
  • 简单快速:客户向服务器请求服务时,只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于 HTTP 协议简单,使得 HTTP 服务器的程序规模小,因而通信速度很快。
  • 灵活:HTTP 允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。
  • 无连接:无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。
  • 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。

HTTP 请求方法

HTTP 请求方法一般分为 8 种,它们分别是

  • GET 获取资源,GET 方法用来请求访问已被 URI 识别的资源。指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。也就是说,如果请求的资源是文本,那就保持原样返回;

  • POST 传输实体,虽然 GET 方法也可以传输主体信息,但是便于区分,我们一般不用 GET 传输实体信息,反而使用 POST 传输实体信息;

  • PUT 传输文件,PUT 方法用来传输文件。就像 FTP 协议的文件上传一样,要求在请求报文的主体中包含文件内容,然后保存到请求 URI 指定的位置。

但是,鉴于 HTTP 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。若配合 Web 应用程序的验证机制,或架构设计采用REST(REpresentational State Transfer,表征状态转移)标准的同类 Web 网站,就可能会开放使用 PUT 方法。

  • HEAD 获得响应首部,HEAD 方法和 GET 方法一样,只是不返回报文主体部分。用于确认 URI 的有效性及资源更新的日期时间等。

  • DELETE 删除文件,DELETE 方法用来删除文件,是与 PUT 相反的方法。DELETE 方法按请求 URI 删除指定的资源。

  • 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。

我们一般最常用的方法也就是 GET 方法和 POST 方法,其他方法暂时了解即可。


HTTP 请求 URL

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。URL 带有请求对象的标识符。

我们再通过一个完整的域名解析一下 URL

比如 http://www.example.com:80/path/to/myfile.html?key1=value1&key2=value2#SomewhereInTheDocument 这个 URL 比较繁琐了吧,你把这个 URL 搞懂了其他的 URL 也就不成问题了。

首先出场的是 http

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http://告诉浏览器使用何种协议。对于大部分 Web 资源,通常使用 HTTP 协议或其安全版本,HTTPS 协议。另外,浏览器也知道如何处理其他协议。例如, mailto: 协议指示浏览器打开邮件客户端;ftp:协议指示浏览器处理文件传输。

第二个出场的是 主机

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www.example.com 既是一个域名,也代表管理该域名的机构。它指示了需要向网络上的哪一台主机发起请求。当然,也可以直接向主机的 IP address 地址发起请求。但直接使用 IP 地址的场景并不常见。

第三个出场的是 端口

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我们前面说到,两个主机之间要发起 TCP 连接需要两个条件,主机 + 端口。它表示用于访问 Web 服务器上资源的入口。如果访问的该 Web 服务器使用HTTP协议的标准端口(HTTP为80,HTTPS为443)授予对其资源的访问权限,则通常省略此部分。否则端口就是 URI 必须的部分。

上面是请求 URL 所必须包含的部分,下面就是 URL 具体请求资源路径

第四个出场的是 路径

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/path/to/myfile.html 是 Web 服务器上资源的路径。以端口后面的第一个 / 开始,到 ? 号之前结束,中间的 每一个/ 都代表了层级(上下级)关系。这个 URL 的请求资源是一个 html 页面。

紧跟着路径后面的是 查询参数

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?key1=value1&key2=value2 是提供给 Web 服务器的额外参数。如果是 GET 请求,一般带有请求 URL 参数,如果是 POST 请求,则不会在路径后面直接加参数。这些参数是用 & 符号分隔的键/值对列表。key1 = value1 是第一对,key2 = value2 是第二对参数

紧跟着参数的是锚点

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#SomewhereInTheDocument 是资源本身的某一部分的一个锚点。锚点代表资源内的一种“书签”,它给予浏览器显示位于该“加书签”点的内容的指示。 例如,在HTML文档上,浏览器将滚动到定义锚点的那个点上;在视频或音频文档上,浏览器将转到锚点代表的那个时间。值得注意的是 # 号后面的部分,也称为片段标识符,永远不会与请求一起发送到服务器。


响应状态码

首先出现的应该就是 200 OK,这是 HTTP 响应标头的状态码,它表示着响应成功完成。HTTP 响应标头的状态码有很多,并做了如下规定

以 2xx 为开头的都表示请求成功响应。

状态码 含义
200 成功响应
204 请求处理成功,但是没有资源可以返回
206 对资源某一部分进行响应,由Content-Range 指定范围的实体内容。
以 3xx 为开头的都表示需要进行附加操作以完成请求

状态码 含义
301 永久性重定向,该状态码表示请求的资源已经重新分配 URI,以后应该使用资源现有的 URI
302 临时性重定向。该状态码表示请求的资源已被分配了新的 URI,希望用户(本次)能使用新的 URI 访问。
303 该状态码表示由于请求对应的资源存在着另一个 URI,应使用 GET 方法定向获取请求的资源。
304 该状态码表示客户端发送附带条件的请求时,服务器端允许请求访问资源,但未满足条件的情况。
307 临时重定向。该状态码与 302 Found 有着相同的含义。
以 4xx 的响应结果表明客户端是发生错误的原因所在。

状态码 含义
400 该状态码表示请求报文中存在语法错误。当错误发生时,需修改请求的内容后再次发送请求。
401 该状态码表示发送的请求需要有通过 HTTP 认证(BASIC 认证、DIGEST 认证)的认证信息。
403 该状态码表明对请求资源的访问被服务器拒绝了。
404 该状态码表明服务器上无法找到请求的资源。
以 5xx 为开头的响应标头都表示服务器本身发生错误

状态码 含义
500 该状态码表明服务器端在执行请求时发生了错误。
503 该状态码表明服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护,现在无法处理请求。
Access-Control-Allow-Origin


HTTP 的缺点

  • 无状态
    既然服务器没有记忆能力,它就无法支持需要连续多个步骤的事务操作。每次都得问一遍身份信息,不仅麻烦,而且还增加了不必要的数据传输量。由此出现了 Cookie 技术。
  • 明文
    HTTP 协议里还有一把优缺点一体的双刃剑,就是明文传输。明文意思就是协议里的报文(准确地说是 header 部分)不使用二进制数据,而是用简单可阅读的文本形式。

对比 TCP、UDP 这样的二进制协议,它的优点显而易见,不需要借助任何外部工具,用浏览器、Wireshark 或者 tcpdump 抓包后,直接用肉眼就可以很容易地查看或者修改,为我们的开发调试工作带来极大的便利。

当然缺点也是显而易见的,就是不安全,可以被监听和被窥探。因为无法判断通信双方的身份,不能判断报文是否被更改过。

  • 性能
    HTTP 的性能不算差,但不完全适应现在的互联网,还有很大的提升空间。

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