HTTP（超文本传输协议）详解

目录

一、基本概念

二、HTTP报文（结构）

(一) 请求报文

(二) 响应报文

三、HTTP请求方法

1. GET方法

2. POST方法

3. PUT方法

4. HEAD方法

5. DELETE

6. OPTIONS

一、知识扩展

7. TRACE

8. CONNECT

四、HTTP持久通信

(一) HTTP keep-alive

(二) HTTP请求并发

1. 管线化

2. 多路复用

(三) Cookie

1. Cookie的由来

2. Cookie的基本概念

3. Cookie的工作流程

五、HTTP状态码

(一) 常见状态码

六、HTTPS概述

(一) SSL/TLS

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一、基本概念

HTTP（超文本传输协议）用于在客户端（如浏览器）和服务器之间传输超文本数据，例如网页、图片、视频等。

• HTTP是一种不保存状态（无状态）协议，即每个请求都是独立的，服务器不会自动保留客户端的前次请求信息。
• 通信方式分为：请求（客户端）和响应（服务器端）
  • 请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端
  • 提供资源响应的一端称为服务器端。
  • HTTP协议规定，请求由客户端端发出，服务器响应该请求并返回。
• 客户端请求或访问服务器端资源是通过URL/URI的方式去得到相应的资源
  • URI用字符串标识某一互联网资源。
    • 如：http://www.iana.org/assignments/uri-schemes/uri-schemes.xhtml
    • 在日常使用中，习惯称为URL。
  • URL表示资源的地点（URL是URI的子集）
    • 如：http://www.iana.org
    • 也可以称之为URI，因为URL是URI的子集。

二、HTTP报文（结构）

用于HTTP协议交互的信息被称为HTTP报文。

• 请求端（客户端）的HTTP报文叫做请求报文
• 响应端（服务器端）的HTTP报文叫做响应报文
• HTTP报文本身由多行数据构成的字符串文本。

HTTP报文分为报文首部和报文主体两部分组成，两者由空行来划分，通常，不一定要有报文主体。

• 报文首部：服务器端或客户端需处理的请求或响应的内容及属性。
• 空行（CR+LF）
  • CR：回车符 - 16进制0x0d
  • LF： 换行符 - 16进制0x0a
• 报文主体：应被发送的数据。

(一) 请求报文

HTTP 请求报文由客户端（如浏览器）发送到服务器，包含以下三个主要部分：

• 请求行（Request Line）
  • 格式：方法 请求目标（URL） HTTP版本
  • 说明：指定请求的类型、目标资源和使用的 HTTP 协议版本。
  • 示例：GET /index.html HTTP/1.1
• 请求头（Headers）
  • 格式：键: 值（每行一个键值对）
  • 说明：提供请求的元信息，如主机、用户代理、内容类型等。
  • 常见头部
    • Host：目标服务器的域名。
    • Accept：客户端接受的响应内容类型。
    • User-Agent：客户端软件信息。
• 请求体（Body，可选）
  • 说明：包含客户端发送给服务器的数据，通常用于 POST、PUT 等请求。
    • 注：GET 请求通常没有请求体。
  • 示例：表单数据、JSON 数据等。
• 实例：请求报文

此例中为 GET 请求，没有请求体，因为 GET 请求通常只获取资源，不发送数据。

GET /index.html HTTP/1.1							#请求行
Host: www.example.com									#此行到底是请求头
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) Chrome/120.0.0.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Connection: keep-alive

(二) 响应报文

• 状态行（Status Line）
  • 格式：HTTP版本 状态码 状态消息
  • 说明：描述响应的协议版本和处理结果。
  • 示例：HTTP/1.1 200 OK
• 响应头部（Headers）
  • 格式：键: 值（每行一个键值对）
  • 说明：提供响应的元信息，如内容类型、内容长度等。
  • 常见头部
    • Content-Type：响应体的内容类型。
    • Server：服务器软件信息。
    • Content-Length：响应体的字节长度。
• 响应体（Body，可选）
  • 说明：包含服务器返回的实际数据，如 HTML、JSON、图片等。
  • 示例：网页内容、API 返回的 JSON 数据等。
• 实例：响应报文

注：响应头部和响应体之间有一个空行，表示头部信息结束。

HTTP/1.1 200 OK								#状态行
Date: Sun, 25 May 2025 17:39:00 GMT			#响应头
Server: Apache/2.4.41 (Unix)
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Content-Length: 125
Connection: keep-alive
                                            #空行（CR+LF，表示头部信息结束）
								#响应体


    


    
Hello, World!

三、HTTP请求方法

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。

注：方法名区分大小写，要用大写字母。。

1. GET方法

• 功能：从服务器获取资源。用于请求数据而不对数据进行更改。
  • 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3
  • 示例：

请求
GET /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com

响应
返回index.html的页面资源

2. POST方法

• 功能：向服务器发送数据以创建新资源。
• 数据位置：数据包含在请求体中（例如JSON、表单数据）。
• 支持的HTTP版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3
• 示例：

请求：
POST /abc.php HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 1560
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

[1560字节的请求体数据]

响应：
返回abc.php接收数据的处理结果

3. PUT方法

• 功能：向服务器发送数据以更新现有资源。如果资源不存在，则创建新资源。
• 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3
• 示例：

请求：
PUT /index.html HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Content-Length: 1560
Content-Type: text/html

响应：
返回状态码204 No Content（表示服务器成功处理了请求，但不返回任何响应体）

4. HEAD方法

• 功能：用于确认URI的有效性及资源更新的日期时间等。
• 特征：类似于GET，但只返回响应头部，不返回资源内容
• 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1
• 示例：

HEAD /index.html HTTP/1.1
Host:www.baidu.com

响应：
返回index.html有关的响应头

5. DELETE

• 功能：从服务器删除指定的资源。
• 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.0、HTTP/1.1
• 示例：

请求：
DELETE /index.html HTTP/1.1
Host: www.baidu.com

响应：
返回状态码204 No Content（表示服务器成功处理了请求，但不返回任何响应体）

6. OPTIONS

• 功能：返回服务器支持的 HTTP 方法。
• 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.1
• 示例：

请求：
OPTIONS * HTTP/1.1
Host: www.baidu.com

响应：
HTTP/1.1 200 OK
Allow:GET,POST,HEAD,OPTIONS

一、知识扩展

如果不是访问特定资源而是对服务器本身发起的请求，可以用 * 来代替请求URI。

7. TRACE

• 功能：回显服务器收到的请求，主要用于诊断。
• 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.1
• 示例：

请求：
TRACE /index.html HTTP/1.1
Host: www.baidi.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)

响应：
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: message/http
Content-Length: 145
                                    #空行
TRACE /index.html HTTP/1.1					#此行以下都是响应体，体现的是客户端的请求内容。
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)

8. CONNECT

• 功能：建立一个到服务器的隧道，通常用于 HTTPS 连接。
  • 格式：
    • CONNECT 目标服务器:端口 HTTP/1.1
    • Host: 目标服务器
• 支持的HTTP协议版本：HTTP/1.1
• 注：代理服务器的地址是通过客户端的网络配置指定的，不写在报文中。
  • 如：浏览器中的设置-代理，或是curl 的 --proxy 参数。

• 示例：

请求：
CONNECT www.baidu.com:443 HTTP/1.1
Host: www.baidu.com

响应：
HTTP/1.1 200 Connection Established

四、HTTP持久通信

(一) HTTP keep-alive

在 HTTP/1.0 中，每次请求都需要重新建立一次 TCP 连接，请求完成后立即关闭（即短连接）。

每个请求都经历完整的连接流程：

TCP 三次握手 → HTTP 请求/响应 → TCP 四次挥手

假如你要请求三个资源，就得重复三次这样的过程，网络开销大、性能低下。

为了解决这个问题，HTTP/1.1 引入了“持久连接”（HTTP Persistent Connection）。通过一个 TCP 连接，客户端可以连续发送多个 HTTP 请求，直到一方显式关闭连接为止：

TCP 三次握手 → 多次 HTTP 请求/响应→ TCP 四次挥手

持久连接的实现方式如下：

• HTTP/1.1 默认开启持久连接，无需额外设置。
• 请求头中添加：Connection: keep-alive
  • 为了兼容旧版本或明确表达意图，可以在请求头中添加
• 如果需要关闭连接，需显式设置：Connection: close

(二) HTTP请求并发

HTTP/1.0并不允许连续多个HTTP请求，默认其是请求-响应完成之后再请求-响应。没有并发。

1. 管线化

HTTP 管线化是 HTTP/1.1 引入的特性，它允许客户端在一个持久连接上，连续发送多个 HTTP 请求，而不必等待前一个响应回来。

Request A → Request B → Request C （连续发）
← Response A ← Response B ← Response C（按顺序回）

• 特征与限制
  • 请求可以并发发出去，但响应必须按请求顺序返回。
  • 如果前一个响应很慢，会阻塞后续所有响应 —— 这叫队头阻塞（Head-of-line blocking）。
  • 如果中间有代理服务器（如老式网关、防火墙）不支持管线化，容易出问题。
  • 浏览器（Chrome、Firefox、IE）出于兼容性和稳定性考虑，默认禁用管线化。
• 本质缺点：没有真正实现请求/响应并行处理，只是请求发送的顺序变了，但响应必须串行处理。

2. 多路复用

HTTP/2.0引入了多路复用，它允许多个请求和响应在一个 TCP 连接中完全并行交错地传输，互不阻塞、顺序无关，完全解决了 HTTP/1.1 管线化的所有问题。

• 工作机制：
  • HTTP/2 使用二进制格式传输，而不是文本。
  • 每个请求/响应被划分成多个帧（Frame），这些帧可以交错混合在一条 TCP 连接上。
  • 每个请求/响应流都有一个唯一的 Stream ID，可以并发处理。
• 多路复用和管线化的关键区别：
  • 客户端发了 A、B、C 三个请求
  • 管线化：
    • A 响应慢，B 和 C 响应虽然早就准备好了，但不能先发，只能等 A 完成之后再处理后续请求。
  • 多路复用：
    • 每个请求有独立的 Stream ID，服务端谁准备好了就先返回。
  • 比如：
    • 去饭店点了4个菜，这四个菜不按顺序上菜，而是谁先做好谁上（多路复用）。
    • 去饭店点了4个菜，即便是后几道菜做好了，也要等着第一个菜上了，再跟着上（管线化）。

(三) Cookie

1. Cookie的由来

假设要求登录认证的Web页面本身无法进行状态的管理，那每次跳转新页面就会出现两张情况：

• 再次登录
• 在每次的请求报文中附加参数来管理登录状态。

由于无状态协议的特点可以减少服务器CPU和内存资源的消耗，所以既要保存无状态这个特征又要解决类似的矛盾所以引进了Cookie技术。

2. Cookie的基本概念

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。

• 本质是浏览器保存的一小段文本信息，随每次请求自动带上。

3. Cookie的工作流程

• 第一次请求网站，服务器返回响应时，设置 Cookie：

Set-Cookie: session_id=abc123; Path=/; Expires=Wed, 01 Jun 2025 00:00:00 GMT

• 浏览器保存这个 Cookie
• 之后请求同站点时，浏览器会自动带上这个 Cookie：

Cookie: session_id=abc123

五、HTTP状态码

HTTP状态码负责表示客户端HTTP请求的返回结果，标记服务器端的处理是否正常、通知出现的错误等工作。

状态码如：200 OK，以3位数字和原因短句组成。

数字中第一位指定了响应类别，后两位无分类。响应类别有以下5种。

	类别	原因短句
1XX	Informational（信息性状态码）	接收的请求正在处理
2XX	Success（成功状态码）	请求正常处理完毕
3XX	Redirection（重定向状态码）	需要进行附加操作以完成请求
4XX	Client Error（客户端错误状态码）	服务器无法处理请求
5XX	Server Error（服务器错误状态码）	服务器处理请求出错

(一) 常见状态码

• 200 OK
  • 请求成功，服务器已成功处理客户端请求并返回预期内容。

• 204 No Content
  • 请求成功，服务器已处理请求，但无内容返回。
  • 常用于指示服务器成功执行了请求（如DELETE、PUT），但无需返回数据。
• 301 Moved Permanently
  • 永久性重定向
  • 请求的资源已永久移动到新URL
• 302 Found
  • 临时重定向
  • 请求的资源暂时移动到新URL，客户端应继续使用原URL。
• 401 Unauthorized
  • 需要认证（如登录）。
• 403 Forbidden
  • 服务器理解请求，但拒绝授权访问。
• 404 Not Found
  • 服务器无法找到请求的资源。
• 500 Internal Server Error
  • 服务器在处理请求时发生内部错误，无法完成请求。

六、HTTPS概述

HTTPS并非是应用层的一种新协议，而是HTTP通信接口部分用SSL和TLS协议代替而已。

• 如：
  • HTTP通信流程是：HTTP->TCP。
  • HTTPS通信流程是：HTTP->SSL->TCP
• 注：目前SSL已被TLS替代（版本进化更名为TLS）但是由于历史原因，“SSL”这个名字仍常被用来泛指SSL/TLS协议。

(一) SSL/TLS

SSL/TLS（Secure Sockets Layer / Transport Layer Security）是一种安全协议，用于在客户端和服务器之间建立加密连接，以保护数据的机密性和完整性。

• SSL（安全套接字层）
  • SSL由Netscape公司在1994年开发，旨在保护Web浏览器与服务器之间的通信。它经历了多个版本（1.0、2.0、3.0），但由于安全漏洞，SSL 3.0是最后一个广泛使用的版本，现已逐渐被淘汰。

• TLS（传输层安全协议）
  • TLS是SSL的继任者，由IETF（互联网工程任务组）在1999年发布。TLS 1.0基于SSL 3.0改进，随后推出了：
    • TLS 1.1（2006年）
    • TLS 1.3（2018年）
    • TLS 1.2（2008年）