计算机网络之十二：HTTP协议

一：HTTP简介

HTTP是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写。

它的发展是万维网协会（World Wide Web Consortium）和Internet工作小组

IETF（Internet Engineering Task Force）合作的结果，（他们）最终发布了一系列的RFC，RFC 1945定义了HTTP/1.0版本。

其中最著名的就是RFC 2616。RFC 2616定义了今天普遍使用的一个版本——HTTP 1.1。

HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，

以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。

HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，是一个标准的客户端服务器模型。HTTP是一个无状态的协议。

http://cimc-express.com/ 是哥URL，叫统一资源定位符。 HTTP称为协议，cimc-express.com是一个域名，表示互联网上

的一个位置。浏览器会将cimc-express.com解析为IP地址，HTTP是基于TCP协议的，要先建立TCP连接。

目前使用的HTTP协议大部分是1.1. 在1.1协议里面，默认开启了Keep-Alive，这样建立的TCP连接，可以在多次请求中复用。

二：HTTP发送报文

HTTP报文大概分为三大部分。第一部分是请求行，第二部分是请求的首部，第三部分是请求的正文实体。

请求行

URL就是http://cimc-express.com，版本是HTTP1.1，HTTP中的方法类型有：

GET：去服务器端获取资源，对于访问网页来讲，获取的是一个页面；对于一个基于HTTP协议的API，返回的可能是一个

JSON字符串

POST：向服务器端提交资源

PUT：向服务器端提交资源，POST往往是用来创建一个资源，PUT往往是用来修改一个资源

DELETE：删除资源

首部

首部是key:value形式，保存一些非常重要的字段。Accept-Charset表示客户端可以接受的字符集，Content-Type指正文的

格式，Cache-Control是用来控制缓存的。

正文实体

三：HTTP数据发送

HTTP协议是基于TCP协议的，它使用面向连接的方式发送请求，通过stream二进制流的方式传给对方。到了TCP层，会把

二进制流变成一个报文段发送给服务器。

在发送每个报文段的时候，都需要对方有一个回应ACK，来保证报文可靠到达了对方。如果没有回应，那么TCP这一层会

进行重新传输，直到可以到达。同一个包有可能被传了多次，但是HTTP这一层不知道这一点。

TCP层发送每一个报文的时候，都需要加上自己的地址（源地址）和它想要去的地址（目标地址），将这两个信息放到IP头

里面，交给IP层进行传输。

IP层需要查看目标地址和自己是否在同一个局域网。如果是，就发送ARP协议来请求这个目标地址对应的MAC地址，然后将

源MAC地址和目标MAC地址放入MAC头，发送出去即可；如果否，就需要发送到网关，还需要发送ARP协议，来获取网关的

MAC地址，然后将源MAC地址和网关MAC放入MAC头，发送出去。

网关收到包发现MAC符合，取出目标IP地址，根据路由协议找到下一跳的路由器，获取下一条路由器的MAC地址，将包发

给吓一跳路由。

目标的机器发现MAC地址符合，就将包收起来；发现IP地址符合，根据IP头重协议项，知道自己上一层是TCP协议，于是解

析TCP的头，里面有序列号，需要看看这个序列号是不是我要的，如果是就放入缓存中然后返回一个ACK，如果不是就丢弃

TCP头里面还有端口号，HTTP的服务器正在监听这个端口号。于是，目标机器自然知道是HTTP服务器这个进程想要这个包，

于是将包发给HTTP服务器。HTTP服务器的进程看到，原来这个请求是要访问一个网页，于是就把这个网页发送给客户端。

四：HTTP返回报文

状态码

200：交易成功，400：错误请求  404：没有发现文件、查询或URl  500：内部服务器错误 502：网关错误

返回首部key:value.  Retry-After表示客户端应该在多长时间以后再次尝试一下，Content-Type表示返回的是HTML，还是

JSON。

构造好了返回的HTTP报文，接下来就是把这个报文发送出去。是交给Socket去发送，还是交给TCP层，让TCP层将返回的

HTML，也分成一个个小的段，并且保证每个段都可靠到达。

五：HTTP2.0

HTTP1.1在应用层以纯文本的形式进行通信，每次通信都要带完整的HTTP的头，而且不考虑pipeline模式的话，每次的过程

总是一去一回。这样在实时性和并发性上都存在问题。

HTTP2.0会对HTTP头进行一定的压缩，将原来每次都要携带的大量key:value在两端建立一个索引表，对相同的头只发送

索引表中的索引。

HTTP2.0协议将一个TCP的连接中，切分成多个流，每个流都有自己的ID，而且流可以是客户端发往服务端，也可以是服务

端发往客户端，它其实只是一个虚拟的通道，流是有优先级的

HTTP2.0还将所有的传输信息分割为更小的消息和帧，并对它们采用二级制格式编码。常见的帧有Header帧，用于传输

Header内容，并且会开启一个新的流。再就是Data帧，用来传输正文实体，多个Data属于同一个流。

通过这两种机制，HTTP2.0的客户端可以将多个请求分到不同的流中，然后将请求内容拆成帧，进行二进制传输。这些帧可

以打散乱序发送，然后根据每个帧首部的流标识符重新组装，并且可以根据优先级，决定优先处理哪个流的数据。

举例：一个页面要发送三个独立的请求，一个获取css,一个获取js,一个获取图片jpg. 如果使用HTTP 1.1 就是串行的；但是如果

使用HTTP 2.0,就可以在一个连接里，客户端和服务端都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一对一对应。

HTTP2.0成功解决了HTTP1.1的队首阻塞问题，同时，也不需要通过HTTP 1.X的pipeline机制用多条TCP连接来实现并行请求

与响应；减少了TCP连接数对服务器性能的影响，同时将页面的多个数据css,js,jpg等通过一个数据连接进行传输，能够加快页

面组件的传输速度。

六：QUIC

HTTP 2.0虽然大大增加了并发性，但还是有问题的。因为HTTP 2.0也是基于TCP协议的，TCP协议在处理包时是有严格顺序的

。Google的QUIC协议基于UDP实现，包含自定义连接机制，

自定义重传机制，无阻塞多路复用和自定义流量控制。