HTTP 协议图解

HTTP 协议是一个非常重要的 网络协议 ，我们平时能够使用浏览器浏览网页，其中一个非常重要的条件就是 HTTP 协议 。

0，什么是网络协议

互联网的目的是分享信息，网络协议是互联网的重要组成部分。

在互联网诞生之前，计算机中的信息是无法跨机器传输的。为了更方便的分享信息，诞生了互联网。

信息能够在不同的计算机之间快速传输，其基础技术就是 网络 。信息的 传输 ，则涉及到信息的 发送 与 接收 ，那我们就得知道 如何发送信息 与 如何接收信息 。

协议 就是 约定 ， 网络协议 就约定了信息在网络之间是 如何传输 的，即 如何发送 与 如何接收 。

协议分层

网络协议不是一个协议，而是一堆协议。

网络是分层的，分层的好处是，层与层之间分工明确，互不干预。其可分为 四层网络协议 或 五层网络协议 或 七层网络协议 ，粗略一点可以分为四层，详细一点则可以分为五层或七层。

每一层网络都有一组协议，被称为 协议簇 。

1，什么是HTTP 协议

HTTP 全称为 HyperText Transfer Protocol ，即 超文本传输协议 。从字面上理解，其作用就是传输 超文本 。 超文本 即 超级文本 ，它用 超级链接 的方式，将互联网中无数的文档链接在一起。

可以简单的将 超文本 理解为我们平时上网浏览的 网页 ，所以可以认为HTTP 协议的作用就是 传输 网页。

2，HTTP 的发展历史

HTTP 协议由英国计算机科学家 蒂姆·伯纳斯 于1989年在欧洲发起， 蒂姆·伯纳斯 作为HTTP 的发明者，对HTTP 的发展起到了至关重要的作用，他被称为 互联网之父 。2017年，他因 发明万维网、第一个浏览器和使万维网得以扩展的基本协议和算法 而获得2016年度的 图灵奖 。

HTTP 协议标准由 W3C 和 IETF 共同制定，最终发布一系列的 RFC 。

HTTP 协议重要的发展阶段如下：

• 1989年，由 蒂姆·伯纳斯 发起
• 1991年，发布 HTTP/0.9 ，这是HTTP 协议的第一个版本，也是最简单的版本，只支持一个 GET 方法，并且只能传输简单的文本字符串。
• 1996年，发布 HTTP/1.0 ，其内容大大增加，可传输 图像 ， 视频 ， 二进制格式 等丰富的网页。支持 GET ， POST ， HEAD 三种方法，增加了 HTTP Header 头信息， 状态码 ， 内容编码 等功能。
• 1997年，发布 HTTP1.1 ，是较为完整的版本。在之前的基础上，其主要引入了 持久连接 ， 分块传输 等功能。另外，增加了 OPTIONS 、 PUT 、 PATCH 、 DELETE 、 TRACE 和 CONNECT 方法。对于客户端，引入了重要的 Host 头部字段，用来指定服务器的域名，使得一个 请求 可以发往同一台服务器上的不同网站，为虚拟主机的流行打下基础。
• 2009年，谷歌公开了其自主研发的 SPDY 协议 ，主要解决 HTTP1.1 效率不高的问题。 SPDY 协议 的主要特性被引入了 HTTP/2 中。
• 2015年，发布 HTTP/2 ，而不是 HTTP/2.0 ，是因为标准委员会不打算再发布子版本，下一个新版本将直接是 HTTP/3 。

3，HTTP 所在的网络层次

HTTP 协议建立在 Tcp/Ip 协议之上，HTTP 属于应用层协议。其协议层结构如下：

4，HTTP 请求与响应

HTTP 协议是一个 请求-响应 式协议，一般由 客户端 （比如浏览器）向 服务端 发起，服务端处理后，再向客户端返回信息。

客户端发出的消息称为 HTTP 请求 （ Request ），服务端返回的消息称为 HTTP 响应 （ Response ）。

每种协议都有它的消息结构，有了消息结构，发送方就知道以怎样的结构发送消息，接收方就知道以怎样的结构接收消息。下面介绍HTTP 消息结构。

5，HTTP 请求消息结构

由上图可看出，HTTP 请求由四部分组成：

• 请求行：分别是 请求方法 + 空格 + URL + 空格 + 协议版本 + \r\n
• 请求头部：由多个请求头部 键值对 组成，中间以冒号 : 隔开，每个 键值对 最后是 \r\n
• 空行：即 \r\n
• 请求包体：包体部分

例子：

GET / HTTP/1.0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*

其中：

• 第1行是 请求行 ， GET 为请求方法， / 为 URL ， HTTP1.0 为协议版本，中间以 空格 隔开。
• 第2行与第3行是 请求头 。
• 请求头下面的 空行 ，这里没有显示。
• 一般 GET 请求不包含 请求体 ，所以本请求中没有请求体。

6，HTTP 请求响应结构

由上图可看出，HTTP 响应由四部分组成：

• 状态行：分别是 协议版本 + 空格 + 状态码 + 空格 + 状态码描述 + \r\n
• 响应头部：由多个响应头部 键值对 组成，中间以冒号 : 隔开，每个 键值对 最后是 \r\n
• 空行：即 \r\n
• 响应包体：包体部分

例子：

HTTP/1.0 200 OK 
Content-Type: text/plain
Content-Length: 82
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84


  Hello HTTP

其中：

• 第1行为响应 状态行 ， HTTP/1.0 为协议版本， 200 是响应 状态码 ， OK 是 状态码描述 ，中间用 空格 隔开。
• 第2行到第6行为 响应头 。
• 第7行为 空行 。
• 第8行到第10行为 响应内容 。

7，HTTP 请求方法

HTTP 协议支持9 种 请求方法 ，最常用的是 GET 和 POST 方法。

8，HTTP GET 与POST 方法

GET 方法 与 POST 方法 是最常用的两个HTTP 方法，来看下其异同点：

• 请求内容存放位置不同： GET 方法 一般没有请求体，其请求内容放在 URL 参数 中， POST 方法 则将请求内容放在请求体中。
• POST 方法 安全性更高： GET 请求 一般是明文传输，不利于传输敏感数据。 POST 请求 内容在请求体中，更方便加密，提高安全性。
• POST 方法 传输的数据量更大： GET 请求 内容在URL 中，因此有大小限制，而 POST 请求 内容在请求体中，理论上没有大小限制。

9，HTTP 请求头字段

这里介绍一些常用的HTTP 请求头字段：

Host ：客户端端请求的域名。

Connection ：告诉服务端，处理完本请求后，是否关闭连接。

User-Agent ：客户端使用的浏览器或APP 类型/版本。

Accept ：客户端支持哪些类型的文档。

Accept-Encoding ：客户端支持的编码类型。

Accept-Language ：客户端支持的语言类型。

Referer ：客户端从哪个网页过来的。

Cache-Control ：指定缓存机制。

10，HTTP 响应头字段

这里介绍一些常用的HTTP 响应头字段：

Allow ：表明服务器支持哪些请求方法，如GET，POST 等。

Content-Encoding ：响应内容编码方法。

Content-Type ：响应内容属于什么MIME 类型。

Content-Length ：响应内容的长度。

Date ：当前GMT 时间。

Expiress ：响应内容过期时间，过期后将不再缓存内容。

Last-Modified ：文档的最后改动时间。

Location ：告诉客户端到哪里获取文档，一般用于重定向。

Refresh ：浏览器在多少秒后刷新文档。

Server ：服务器名字。

Set-Cookie ：设置和页面关联的Cookie。

Date ：表示消息发送时间。

11，HTTP 响应状态码

服务器在向客户端返回内容时，会带有一个 HTTP Status Code （状态码），用于告诉客户端的返回状态。

HTTP 状态码分为5 种类型，由三个十进制数字组成。第一个数字（ 1-5 ）代表状态码的分类，后两位是其含义。

常见状态码：

12，用浏览器演示HTTP

下面通过一个例子实际感受以下HTTP 协议。

在浏览器（我这里用的是Chrome）中访问新浪网 https://www.sina.com.cn/ ，通过 F12 键，调出浏览器 开发者工具 。

Network
某个请求
Response Header
Request Header
点击Response

13，用curl 命令演示HTTP

curl 命令可以发送 HTTP(S) 协议， 这里 有 curl 命令的常用方法。

我们使用 curl -v 参数 来显示详细的HTTP 协议包信息：

14，什么是HTTP/2

HTTP/2 可看作是 HTTP1.x 的增强版，其主要解决 HTTP1.x 的效率等问题，其消息结构也已经发生了改变。

我们来访问 https://http2.akamai.com/demo ，来感受下 HTTP2 的速度。 HTTP/1.1 耗时15 秒多， HTTP/2 耗时6 秒多。

HTTP2 有如下特点：

二进制协议
Multiplexing
数据流
头信息压缩

15，什么是HTTPS

HTTPS 中的 S 是指 Security ，即是 安全 的意思，所以 HTTPS 就是安全的 HTTP 。

HTTPS 在HTTP 协议的基础上加入了一层 SSL/TLS ，用于对HTTP 信息加密，其加密采用 非对称加密算法RSA 算法 。其协议层结构如下：

（完。）