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<h2 class="post-title" itemprop="name headline">深入浅出HTTP，从开始到放弃（第一章）—— 了解Web网络基础</h2>
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<span id="/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1.html" class="leancloud_visitors" data-flag-title="深入浅出HTTP，从开始到放弃（第一章）—— 了解Web网络基础">
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<p>近来在等待后台给接口，闲来无事重新回顾了http方面的知识，读大家津津乐道的《图解HTTP》，将其中大部分内容通过手打来加深印象。</p>
<h2 id="第一章-了解Web网络基础"><a href="#第一章-了解Web网络基础" class="headerlink" title="第一章 了解Web网络基础"></a>第一章 了解Web网络基础</h2><h3 id="使用HTTP协议访问Web"><a href="#使用HTTP协议访问Web" class="headerlink" title="使用HTTP协议访问Web"></a>使用HTTP协议访问Web</h3><p>你知道当我们在网页浏览器（Web browser）的地址栏中输入 URL时，Web 页面是如何呈现的吗？</p>
<p>Web 页面当然不能凭空显示出来。根据 Web 浏览器地址栏中指定的URL，Web 浏览器从 Web 服务器端获取文件资源（resource）等信息，从而显示出 Web 页面。像这种通过发送请求获取服务器资源的 Web 浏览器等，都称为客户端（client）。</p>
<figure class="highlight javascript"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">通过制定的访问地址获取（或上传）服务器资源（文件等信息） </span><br><span class="line"> ————————— ------------------> ——————————</span><br><span class="line"> | 客户端 | | 服务器 | </span><br><span class="line"> ————————— <------------------ —————————— </span><br><span class="line"> 使用HTTP协议的通信</span><br></pre></td></tr></table></figure>
<p>Web 使用一种名为 HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议 1 ）的协议作为规范，完成从客户端到服务器端等一系列运作流。而协议是指规则的约定。可以说，Web 是建立在 HTTP 协议上通信的。</p>
<h3 id="HTTP的诞生"><a href="#HTTP的诞生" class="headerlink" title="HTTP的诞生"></a>HTTP的诞生</h3><p>1989 年 3 月，互联网还只属于少数人。在这一互联网的黎明期，HTTP 诞生了。</p>
<p>CERN（欧洲核子研究组织）的蒂姆 • 伯纳斯 - 李（Tim BernersLee）博士提出了一种能让远隔两地的研究者们共享知识的设想。最初设想的基本理念是：借助多文档之间相互关联形成的超文本（HyperText），连成可相互参阅的 WWW（World Wide Web，万维网）。<br>现在已提出了 3 项 WWW 构建技术，分别是：把 SGML（StandardGeneralized Markup Language，标准通用标记语言）作为页面的文本标记语言的 HTML（HyperText Markup Language，超文本标记语言）；作为文档传递协议的 HTTP ；指定文档所在地址的 URL（Uniform12Resource Locator，统一资源定位符）。WWW 这一称，是 Web 浏览器当年用来浏览超文本的客户端应用程序时的名称。现在则用来表示这一系列的集合，也可简称为 Web。</p>
<h3 id="Web-成长时代"><a href="#Web-成长时代" class="headerlink" title="Web 成长时代"></a>Web 成长时代</h3><p>1990 年 11 月，CERN 成功研发了世界上第一台 Web 服务器和 Web 浏览器。两年后的 1992 年 9 月，日本第一个网站的主页上线了。日本第一个主页</p>
<p><a href="http://www.ibarakiken.gr.jp/www/">http://www.ibarakiken.gr.jp/www/</a></p>
<p>1990 年，大家针对 HTML 1.0 草案进行了讨论，因 HTML 1.0 中存在多处模糊不清的部分，草案被直接废弃了。<br>HTML1.0</p>
<p><a href="http://www.w3.org/MarkUp/draft-ietf-iiir-html-01.txt">http://www.w3.org/MarkUp/draft-ietf-iiir-html-01.txt</a></p>
<p>1993 年 1 月，现代浏览器的祖先 NCSA（National Center forSupercomputer Applications，美国国家超级计算机应用中心）研发的Mosaic 问世了。它以 in-line（内联）等形式显示 HTML 的图像，在图像方面出色的表现使它迅速在世界范围内流行开来。同年秋天，Mosaic 的 Windows 版和 Macintosh 版面世。使用 CGI 技术的 NCSA Web 服务器、NCSA HTTPd 1.0 也差不多是在这个时期出现的。</p>
<p>NCSA Mosaic bounce page<br><a href="http://archive.ncsa.illinois.edu/mosaic.html">http://archive.ncsa.illinois.edu/mosaic.html</a></p>
<p>The NCSA HTTPd Home Page（存档）<br><a href="http://web.archive.org/web/20090426182129/http://hoohoo.ncsa.illinois.edu/">http://web.archive.org/web/20090426182129/http://hoohoo.ncsa.illinois.edu/</a><br>（原址已失效）</p>
<p>1994 年 的 12 月，网景通信公司发布了 Netscape Navigator 1.0，1995年微软公司发布 Internet Explorer 1.0 和 2.0。</p>
<p>紧随其后的是现在已然成为 Web 服务器标准之一的 Apache，当时它以 Apache 0.2 的姿态出现在世人眼前。而 HTML 也发布了 2.0 版本。那一年，Web 技术的发展突飞猛进。<br>Internet Explorer 浏览器的版本从 6 升到 7 前后花费了 5 年时间。之后接连不断地发布了 8、9、10 版本。另外，Chrome、Opera、Safari 等浏览器也纷纷抢占市场份额。</p>
<h3 id="网络基础-TCP-IP"><a href="#网络基础-TCP-IP" class="headerlink" title="网络基础 TCP/IP"></a>网络基础 TCP/IP</h3><p>通常使用的网络（包括互联网）是在 TCP/IP 协议族的基础上运作的。而 HTTP 属于它内部的一个子集。</p>
<h4 id="TCP-IP-协议族"><a href="#TCP-IP-协议族" class="headerlink" title="TCP/IP 协议族"></a>TCP/IP 协议族</h4><p>计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。</p>
<p>常见的协议有IEEE 802.3、FDD1、HTTP、SNMP、UDP、DNS、IP等等，统称为TCP/IP。</p>
<h4 id="TCP-IP-的分层管理"><a href="#TCP-IP-的分层管理" class="headerlink" title="TCP/IP 的分层管理"></a>TCP/IP 的分层管理</h4><p>TCP/IP协议族最重要的一点就是分层。TCP/IP协议族按层次分别分为以下4层：应用层、传输层、网络层和数据链层。</p>
<p>把TCP/IP层次化是有好处。比如，如果互联网只有一个协议统筹，某个地方需要设计时，就必须把所有部分整体替换掉。而分层之后只需要把变化的层替换就好了。把各层之间的接口规范好之后，每个层次内部的设计就能够自由改动了。</p>
<p>值得一提的是，层次化之后，设计就变得简单了。处于应用层上的应用可以考虑分派自己的任务，而不需要弄清对方在地球上哪个地方、对方的传输路线是怎么样的、是否能够确保传输送达等问题。</p>
<p>TCP/IP协议族各层的作用如下。</p>
<h5 id="应用层"><a href="#应用层" class="headerlink" title="应用层"></a>应用层</h5><p>应用层决定了向用户提供应用服务通信的活动</p>
<p>TCP/IP协议族内预存了各类通用的应用服务。比如，FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)和 DNS(Domain Name System,域名系统)服务就是其中两类。</p>
<p>HTTP协议也处于该层</p>
<h5 id="传输层"><a href="#传输层" class="headerlink" title="传输层"></a>传输层</h5><p>传输层对上应用层，提供网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP(User Date Protocol，用户数据抱协议)</p>
<h5 id="网络层（有名网络互连层）"><a href="#网络层（有名网络互连层）" class="headerlink" title="网络层（有名网络互连层）"></a>网络层（有名网络互连层）</h5><p>网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎么样的路径（所谓的传输路线）到达对方计算机，并把数据包传给对方。</p>
<p>与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。</p>
<h5 id="链路层（又名为数据链路层，网络接口层）"><a href="#链路层（又名为数据链路层，网络接口层）" class="headerlink" title="链路层（又名为数据链路层，网络接口层）"></a>链路层（又名为数据链路层，网络接口层）</h5><p>用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（Network Interface Card，网络适配器，即网卡），及光纤等无力可见部分（还包括连接器等一切传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。</p>
<h4 id="TCP-IP-通信传输流"><a href="#TCP-IP-通信传输流" class="headerlink" title="TCP/IP 通信传输流"></a>TCP/IP 通信传输流</h4><p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-网络基础TCP-IP1.png" alt="TCP/IP 通信传输流"></p>
<p>利用TCP/IP协议族进行网络通信时，会通过顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走。接收端则往应用层往上走。我们用HTTP举例来说明，首先作为发送端的客户端在应用层（HTTP协议）发出一个想看某个Web页面的HTTP请求。</p>
<p>接着为了传输的方便，在传输层（TCP协议）把从应用层收到的数据（HTTP请求报文）进行分割，并在各个报文打上标记序号及端口号后转发网络层。</p>
<p>在网络层（IP协议），增加作为通信目的地的MAC地址后转发给链路层。这样一来，发往网络的通信请求就准备齐全了。</p>
<p>接受端的服务器在链路层接受到数据，按序往上层发送，一直到应用层。当传输到应用层，才能算真正接受到由客户算发送过来的HTTP请求。</p>
<p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-网络基础TCP-IP2.png" alt="TCP/IP 通信传输流"></p>
<p>发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层时就会把对应的首部消去。</p>
<p>这种把数据消息包装起来的做法称为封装（encapsulate）</p>
<h3 id="与-HTTP-关系密切的协议-IP、TCP-和-DNS"><a href="#与-HTTP-关系密切的协议-IP、TCP-和-DNS" class="headerlink" title="与 HTTP 关系密切的协议 : IP、TCP 和 DNS"></a>与 HTTP 关系密切的协议 : IP、TCP 和 DNS</h3><h4 id="负责传输的-IP-协议"><a href="#负责传输的-IP-协议" class="headerlink" title="负责传输的 IP 协议"></a>负责传输的 IP 协议</h4><p>按层次分，IP（Internet Protocol）网际协议位于网络层。</p>
<p>Internet Protocol这个名词可能听起来有点夸张，但事实正是如此，因为几乎所有使用网络的系统都会用到IP协议。TCP/IP协议族中的IP指的就是网际协议，协议名称中占据了一半的位置，其重要性可见一斑。可能有人会把“IP”和“IP地址”搞混，“IP”其实是一种协议的名称。</p>
<p>IP协议的作用就是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里，则需要满足各种各类条件。其中两个重要的条件就是IP地址和MAC地址（Media Access Control Address）。</p>
<p>IP地址指明了节点被分配到的地址，MAC地址是指网卡所属的固定地址。IP地址可以和MAC地址进行配对。IP地址可变换，但MAX地址基本上不会更改。</p>
<p>使用ARP协议凭借MAC地址进行通信</p>
<p>IP间的通信依赖MAC地址。在网络上，通信的双方在同一个局域网（LAN）内的情况是很少见的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用ARP（Address Resolution Protocol）。ARP是一种用以解析地址的协议，根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。</p>
<p>没有人能够全面掌握互联网中的传输状况</p>
<p>在到达通信目标前的中转过程中，那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输路线。这种机制称为路由选择(routing),有点像快递公司的送货过程。想要寄快递的人，只要将自己的货物送到集散中心，就可以知道快递公司是否肯收件发货，该快递公司的集散中心检测货物的送达地址，明确下站该送往哪个区域的集散中心。接着，那个区域的集散中心自会判断是否能送到地方的家中。通过这个比喻说明了，无论哪台计算机、哪台网络设备，它们都无法全面掌握互联网中的细节。</p>
<p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-负责传输的 IP 协议.png" alt="负责传输的 IP 协议"></p>
<h4 id="确保可靠性的-TCP-协议"><a href="#确保可靠性的-TCP-协议" class="headerlink" title="确保可靠性的 TCP 协议"></a>确保可靠性的 TCP 协议</h4><p>按层次分，TCP位于传输层，提供可靠的字节流服务。</p>
<p>所谓的字节流服务（Byte Stream Service）是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment）为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言而蔽之，TCP协议为了更容易传达大数据才把数据分割，而且TCP协议能够确认数据最终是否送达到对方。</p>
<p>确保数据能够到达目标</p>
<p>为了准确无误地将数据送达到目标处，TCP协议采用了三次握手（three-way-handshaking）策略。用TCP协议把数据包送出去后，TCP不会传送后的情况置之不理，它一定回想对方确认是否成功送达。</p>
<p>握手过程中使用了TCP的标志（flag）——SYN（synchronize）和ACK（acknowledgement）。</p>
<p>发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认消息。最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表“握手”结束。</p>
<p>若在握手的过程中某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同顺序发送相同的数据包</p>
<p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-确保可靠性的 TCP 协议.png" alt="确保可靠性的 TCP 协议"></p>
<p>除了上述三个握手，TCP协议还有其他各种手段来保证通信的可靠性</p>
<h4 id="负责域名解析的-DNS-服务"><a href="#负责域名解析的-DNS-服务" class="headerlink" title="负责域名解析的 DNS 服务"></a>负责域名解析的 DNS 服务</h4><p>DNS（Domain Name System）服务是和HTTP协议一样位于应用层的协议。它提供域名到IP地址之间的解析服务。</p>
<p>计算机即可以被赋予IP地址，也可以被赋予主机名和域名，比如</p>
<p><a href="http://laibh.top">http://laibh.top</a></p>
<p>用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过IP地址来访问。因为与IP地址的一组纯数字相比，用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难。因为计算机更擅长处理一长串数字。</p>
<p>为了解决上述的问题，DNS服务应运而生。DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。</p>
<p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-负责域名解析的 DNS 服务.png" alt="负责域名解析的 DNS 服务"></p>
<h3 id="各种协议与-HTTP-协议的关系"><a href="#各种协议与-HTTP-协议的关系" class="headerlink" title="各种协议与 HTTP 协议的关系"></a>各种协议与 HTTP 协议的关系</h3><p>学习了和 HTTP 协议密不可分的 TCP/IP 协议族中的各种协议后，我们再通过这张图来了解下 IP 协议、TCP 协议和 DNS 服务在使用HTTP 协议的通信过程中各自发挥了哪些作用。</p>
<p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-各种协议与 HTTP 协议的关系.png" alt="各种协议与 HTTP 协议的关系"></p>
<h3 id="URI-和-URL"><a href="#URI-和-URL" class="headerlink" title="URI 和 URL"></a>URI 和 URL</h3><p>与URI（统一资源标识符）相比，我们更熟悉URL（Uniform Resource Locator, 统一资源定位符）。URL正是使用Web浏览器等访问Web需要输入的网络地址。</p>
<h4 id="统一资源标识符"><a href="#统一资源标识符" class="headerlink" title="统一资源标识符"></a>统一资源标识符</h4><p>URI 是 Uniform Rescource Identifier 的缩写。RFC2396分别对这三个单词进行了如下定义</p>
<h5 id="Uniform"><a href="#Uniform" class="headerlink" title="Uniform"></a>Uniform</h5><p>规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源，而不用根据上下文环境来识别资源指定的访问方式。另外，加入新增的协议方案（如http:或ftp:）也更容易</p>
<h5 id="Resource"><a href="#Resource" class="headerlink" title="Resource"></a>Resource</h5><p>资源的定义是“可以标识的任何东西”。除了文档文件、图像或服务（例如当天的天气预报）等能够区别于其他类型的，全都可作为资源。另外资源不仅是单一的，也可以是多数的集合体。</p>
<h5 id="Identifier"><a href="#Identifier" class="headerlink" title="Identifier"></a>Identifier</h5><p>表示可以标志的对象，也可以成为标识符。</p>
<p>综上所述，URI就是由某个协议方案表示的资源的定位标识符。协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称。</p>
<p>采用HTTP协议时，协议方案就是http.除此之外，还有ftp、mailto、telnet、file等。标准的URI协议方案有30种左右，由隶属于国际互联网资源管理的非营利社团ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers,互利网名称与数字地址分配机构)的IANA（Internet Assigned Numbers Authority,互利网号码分配局）的管理颁布。</p>
<p>URI 用字符串标识某一互联网资源，而 URL 表示资源的地点（互联网上所处的位置）。可见 URL 是 URI 的子集。<br>“RFC3986：统一资源标识符（URI）通用语法”中列举了几种 URI 例子，如下所示。</p>
<figure class="highlight http"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="attribute">ftp://ftp.is.co.za/rfc/rfc1808.txt</span></span><br><span class="line"><span class="attribute">http://www.ietf.org/rfc/rfc2396.txt</span></span><br><span class="line">ldap://[2001:db8::7]/c=GB?objectClass?one</span><br><span class="line"><span class="attribute">mailto:[email protected]</span></span><br><span class="line"><span class="attribute">news:comp.infosystems.www.servers.unix</span></span><br><span class="line"><span class="attribute">tel:+1-816-555-1212</span></span><br><span class="line"><span class="attribute">telnet://192.0.2.16:80/</span></span><br><span class="line"><span class="attribute">urn:oasis:names:specification:docbook:dtd:xml:4.1.2</span></span><br></pre></td></tr></table></figure>
<p>在充分理解的基础上，也可用 URL 替换 URI。</p>
<h4 id="URI-格式"><a href="#URI-格式" class="headerlink" title="URI 格式"></a>URI 格式</h4><p>表示指定的URI，要使用涵盖全部必要信息的决定URI、绝对URL以及相对URL。相对URL，是指从浏览器中基本URI处指定的URL，形如 /image/logo.gif。<br>让我们先来了解一下绝对 URI 的格式。</p>
<p><img src="/images/2018-08-09-read-图解HTTP-Part1-URI 格式.png" alt="URI 格式"></p>
<p>使用http:或http:等协议方案名获取访问资源时要指定协议类型。不要区分字母大小写，最后附一个冒号（：）.</p>
<p>也可以使用data:或javascript:这类指定数据或脚本程序的方案名。</p>
<p>登录信息（认证）</p>
<p>指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时必要的登录消息（身份认证）。此项是可选项。</p>
<p>服务器地址</p>
<p>使用绝对URI必须指定待访问的服务器地址。地址可以是类似laibh.top这种DNS可解析的名称，或者192.168.1.1这类IPv4地址名，还可以是[0:0:0:0:0:0:0:1]这种用方括号括起来的IPv6地址名。</p>
<p>服务器端口号</p>
<p>指定服务器连接的网络端口。此项也是可选项，若用户忽略则自动使用默认端口号</p>
<p>带层次的文件路径</p>
<p>指定服务器上的文件路径来定位特指的资源。这与UNIX系统的文件目录结构相似</p>
<p>查询字符串</p>
<p>针对已指定的文件路径内的资源，可以使用查询字符串传入任意参数。此项可选。</p>
<p>片段标识符</p>
<p>使用片段标识符通常可标记出已获取资源的子资源（文档内的某个位置）。但在RFC中并没有明确规定其使用方法。该项也为可选项</p>
<p>并不是所有的应用程序都符合 RFC有一些用来制定 HTTP 协议技术标准的文档，它们被称为<br>RFC（Request for Comments，征求修正意见书）。通常，应用程序会遵照由 RFC 确定的标准实现。可以说，RFC 是互联网的设计文档，要是不按照 RFC 标准执行，就有可能导致无法通信的状况。比如，有一台 Web 服务器内的应用服务没有遵照RFC 的标准实现，那 Web 浏览器就很可能无法访问这台服务器了。由于不遵照 RFC 标准实现就无法进行 HTTP 协议通信，所以基本上客户端和服务器端都会以 RFC 为标准来实现 HTTP 协议。但也存在某些应用程序因客户端或服务器端的不同，而未遵照 RFC 标准，反而将自成一套的“标准”扩展的情况。不按 RFC 标准来实现，当然也不必劳心费力让自己的“标准”符合其他所有的客户端和服务器端。但设想一下，如果这款应用程序的使用者非常多，那会发生什么情况？不难想象，其他的客户端或服务器端必然都不得不去配合它。实际在互联网上，已经实现了 HTTP 协议的一些服务器端和客户端里就存在上述情况。说不定它们会与本书介绍的 HTTP 协议的实现情况不一样。本书接下来要介绍的 HTTP 协议内容，除去部分例外，基本上都以RFC 的标准为准。</p>
<p>参考链接：<a href="https://book.douban.com/subject/25863515/">https://book.douban.com/subject/25863515/</a></p>
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<strong>本文作者：</strong>
赖彬鸿
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深入浅出HTTP，从开始到放弃（第二章）—— 简单的 HTTP 协议 <i class="fa fa-chevron-right"></i>
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