图解 HTTP 笔记（二）——简单的 HTTP 协议

本章主要以 HTTP 1.0 为例，讲解 HTTP 协议的基本结构。

在两台计算机之间使用 HTTP 协议进行通讯时，在一条通讯线路上必定有一端是客户端，另一端则是服务器端。

请求访问文本或图像等资源的一端成为客户端，而提供资源响应的一端成为服务器端。

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。

一、请求和响应报文的组成

某个客户端发出的请求如下：

GET /index.htm HTTP/1.1
Host: hackr.jp

其中，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表示请求访问的资源对象，也叫作请求 URI。最后的 HTTP/1.1 表示所使用的 HTTP 版本号，用于提示客户端所使用的 HTTP 版本。

所以上面这段请求头表示使用 GET 方法请求 hackr.jp 服务器上的 index.htm 资源，客户端使用的 HTTP 版本是 1.1。

总结而言：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。

上图解释了请求报文的组成。

接收到请求的服务器，返回了如下内容：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 10 Jul 2012 06:50:15 GMT
Content-Length: 362
Content-Type: text/html
<html>
......

其中，HTTP/1.1 表示服务器对应的 HTTP 版本；后面的 200 OK 表示请求的处理结果的状态码（status code）。下一行表示响应创建的时间，是响应首部字段（header field）的一个属性。空一行之后的内容表示资源主体的实体（entity body）。

总结：响应报文基本上由协议版本、状态码（表示请求成功或者失败的数字代码）、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。

上图是响应报文的组成。

二、HTTP 是无状态协议

HTTP 是一种不保存状态，即无状态（stateless）的协议。HTTP 自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。每次有新的请求建立时，就会有对应的响应产生，与之前或者之后的请求都没有任何关系。

HTTP 的无状态特点，既有好处也有坏处。好处在于无状态的特点使得 HTTP 不用维护客户端状态，大大简化了协议内容和服务器的工作，确保了协议的可伸缩性。坏处在于随着 Web 的发展，网站应用越来越复杂，无状态的协议需要通过其他手段维持客户端状态（登录信息），比如 Cookie 技术，就是从 HTTP 1.1 开始引入的维持状态的手段。

三、告知服务器意图的 HTTP 方法

HTTP 1.1 主要包含了以下可以使用的方法。

GET 方法用来请求访问已被 URI 识别的资源。指定的资源经过服务器解析后返回响应内容。
POST 方法用来传输实体的主体。虽然用 GET 方法也可以传输实体的主体，但是一般不用 GET 方法。虽说 POST 方法的功能和 GET 相似，但是 POST 的主要目的并不是获取响应的主体内容。
PUT 方法主要用来传输文件，就像 FTP 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 URI 指定位置。由于 HTTP 1.1 的 PUT 方法不带验证机制，任何人都可以上传文件，所以具有安全隐患，一般不采用 PUT 方法。
DELETE 方法主要用于删除服务器上的文件，与 PUT 相反，DELETE 方法删除 URI 指定的服务器文件。同样由于存在安全隐患，所以一般不采用 DELETE 方法。
HEAD 方法主要用于确认 URI 的有效性及资源更新的日期时间等，不会返回报文的主体内容。
OPTIONS 方法用来查询针对请求 URI 指定的资源所支持的方法。
TRACE 方法用来追踪路径，发送请求时，在请求首部字段中加入 Max-Forwards 字段，值为数字，每经过一个服务器，该字段就会减一，当到达某个使该字段为 0 的服务器时，就会返回状态码为 200 OK 的响应。通过 TRACE 方法可以查询发送出去的请求是怎样被加工/篡改的。TRACE 方法本身使用场景较少，而且存在跨站追踪攻击的隐患，所以使用场景更加少了。
CONNECT 方法表示要求用隧道协议连接代理。在与代理服务器通信时，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）。

需要注意的是方法名区分大小写，记得要使用大写字母。

下表是 HTTP 1.0 和 HTTP 1.1 支持的一些方法。

方法	说明	支持的 HTTP 协议版本
GET	获取资源	1.0/1.1
POST	传输实体主体	1.0/1.1
PUT	传输文件	1.0/1.1
HEAD	获得报文首部	1.0/1.1
DELETE	删除文件	1.0/1.1
OPTIONS	询问支持的方法	1.1
TRACE	追踪路径	1.1
CONNECT	要求用隧道协议连接代理	1.1
LINK	建立和资源之间的联系	1.0
UNLINK	断开连接关系	1.0

其中比较常用的包括：GET、POST、OPTIONS 方法。

四、持久连接

我们知道 HTTP 协议基于 TCP 协议，而 TCP 协议每次建立之前都会进行“三次握手”，所以如果每次发送 HTTP 请求都要建立 TCP 连接的话，会造成过多的“握手”浪费服务器资源。而 HTTP 协议的初始版本中，每次 HTTP 通信都需要重新建立 TCP 请求，这是一个很大的缺点。

为了解决上述问题，HTTP 1.1 引入了持久连接（HTTP Persistent Connections，也成为 HTTP keep-alive 或者 HTTP connection reuse）。持久连接的特点是只要任意一方没有提出断开 TCP 连接，就会一直维持 TCP 的连接状态。

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，减轻了服务器的负载。在 HTTP 1.1 中，所有的连接默认都是持久连接。

五、管线化

持久连接使得多数请求以管线化（pipeline）方式发送成为可能。以前发送请求后需要等待响应之后才能发送下一个请求，但是管线化技术出现后，不同等待响应就可以发起下一个请求，这样能够做到多个请求并行发送，大大减少了页面加载的时间。

之前提到过 HTTP 是无状态协议，我们通过 Cookie 维持客户端状态。

Cookie 会根据从服务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。

服务器发现从客户端发送过来的 Cookie 之后，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。

设置 Cookie 的响应报文：

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 12 Jul 2012 07:12:20 GMT
Server: Apache
<Set-Cookie: sid=1342077140226724; path=/; expires=Wed,
10-Oct-12 07:12:20 GMT>
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8

携带有 Cookie 信息的请求报文：

GET /image/ HTTP/1.1
Host: hackr.jp
Cookie: sid=1342077140226724