透视 HTTP 协议学习

01 | 时势与英雄：HTTP的前世今生

1989 年，任职于欧洲核子研究中心（CERN）的**蒂姆·伯纳斯 – 李（）**发表了一篇论文，提出了在互联网上构建超链接文档系统的构想。这篇论文中他确立了三项关键技术。

• URI：即统一资源标识符，作为互联网上资源的唯一身份；
• HTML：即超文本标记语言，描述超文本文档；
• HTTP：即超文本传输协议，用来传输超文本。

HTTP/0.9

只允许用“GET”动作从服务器上获取 HTML 文档，并且在响应请求之后立即关闭连接，功能非常有限。

HTTP/1.0

• 增加了 HEAD、POST 等新方法；
• 增加了响应状态码，标记可能的错误原因；
• 引入了协议版本号概念；
• 引入了 HTTP Header（头部）的概念，让 HTTP 处理请求和响应更加灵活；
• 传输的数据不再仅限于文本。

但 HTTP/1.0 并不是一个“标准”，只是记录已有实践和模式的一份参考文档，不具有实际的约束力，相当于一个“备忘录”。

HTTP/1.1

HTTP/1.1 是对 HTTP/1.0 的小幅度修正。但一个重要的区别是：它是一个“正式的标准”，而不是一份可有可无的“参考文档”。这意味着今后互联网上所有的浏览器、服务器、网关、代理等等，只要用到 HTTP 协议，就必须严格遵守这个标准，相当于是互联网世界的一个“立法”

• 增加了 PUT、DELETE 等新的方法；
• 增加了缓存管理和控制；
• 明确了连接管理，允许持久连接；
• 允许响应数据分块（chunked），利于传输大文件；
• 强制要求 Host 头，让互联网主机托管成为可能;

HTTP/2

Google 首先开发了自己的浏览器 Chrome，然后推出了新的 SPDY 协议, SPDY 为基础开始制定新版本的 HTTP 协议，最终在 2015 年发布了 HTTP/2

• 二进制协议，不再是纯文本；
• 可发起多个请求，废弃了 1.1 里的管道；
• 使用专用算法压缩头部，减少数据传输量；
• 允许服务器主动向客户端推送数据；
• 增强了安全性，“事实上”要求加密通信。

HTTP/3

在 HTTP/2 还处于草案之时，Google 又发明了一个新的协议，叫做 QUIC，而且还是相同的“套路”，继续在 Chrome 和自家服务器里试验着“玩”，依托它的庞大用户量和数据量，持续地推动 QUIC 协议成为互联网上的“既成事实”。

小结

• HTTP 协议始于三十年前蒂姆·伯纳斯 – 李的一篇论文；
• HTTP/0.9 是个简单的文本协议，只能获取文本资源；
• HTTP/1.0 确立了大部分现在使用的技术，但它不是正式标准；
• HTTP/1.1 是目前互联网上使用最广泛的协议，功能也非常完善；
• HTTP/2 基于 Google 的 SPDY 协议，注重性能改善，但还未普及；
• HTTP/3 基于 Google 的 QUIC 协议，是将来的发展方向。

课下作业

1. 你认为推动 HTTP 发展的原动力是什么/li>
2. 你是怎么理解 HTTP（超文本传输协议）的
   • HTTP 的本质是 P（Protocol），即一个协议，定义了服务端与客户端数据交互的标准。

超文本有超链接，是网状结构，文本是线性结构

的新特点：“二进制协议，不再是纯文本”。 那像 HTTP/1.1 中的 和 也属于本文格式吗/p>

• 是的，只要是HTTP/1.1，就都是文本格式，虽然里面的数据可能是二进制，但分隔符还是文本，这些都会在“进阶篇”里讲。

使用前必须输入用户名和密码，更偏向于一对一的使用，对用户来说不够开放。 而http设计之初就是对所有用户开放，而且还统一了访问方式，使用门槛很低，就会有很多人用。至于后续各种优化和功能的添加，那都是顺其自然的事了。 所以总的来说，是http对用户的开放性，使得用户推动其蓬勃发展

04 | HTTP世界全览（下）：与HTTP相关的各种协议

第一层叫“链接层”（link layer），负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用 MAC 地址来标记网络上的设备，所以有时候也叫 MAC 层。

第二层叫“网际层”或者“网络互连层”（internet layer），IP 协议就处在这一层。因为 IP 协议定义了“IP 地址”的概念，所以就可以在“链接层”的基础上，用 IP 地址取代 MAC 地址，把许许多多的局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络，在这个网络里找设备时只要把 IP 地址再“翻译”成 MAC 地址就可以了。

第三层叫“传输层”（transport layer），这个层次协议的职责是保证数据在 IP 地址标记的两点之间“可靠”地传输，是 TCP 协议工作的层次，另外还有它的一个“小伙伴”UDP。TCP 是一个有状态的协议，需要先与对方建立连接然后才能发送数据，而且保证数据不丢失不重复。而 UDP 则比较简单，它无状态，不用事先建立连接就可以任意发送数据，但不保证数据一定会发到对方。两个协议的另一个重要区别在于数据的形式。TCP 的数据是连续的“字节流”，有先后顺序，而 UDP 则是分散的小数据包，是顺序发，乱序收。关于 TCP 和 UDP 可以展开讨论的话题还有很多，比如最经典的“三次握手”和“四次挥手”，一时半会很难说完，好在与 HTTP 的关系不是太大，以后遇到了再详细讲解。

协议栈的第四层叫“应用层”（application layer），由于下面的三层把基础打得非常好，所以在这一层就“百花齐放”了，有各种面向具体应用的协议。例如 Telnet、SSH、FTP、SMTP 等等，当然还有我们的 HTTP。

MAC 层的传输单位是帧（frame），IP 层的传输单位是包（packet），TCP 层的传输单位是段（segment），HTTP 的传输单位则是消息或报文（message）。但这些名词并没有什么本质的区分，可以统称为数据包。

七层协议栈：

第一层：物理层，网络的物理形式，例如电缆、光纤、网卡、集线器等等；

第二层：数据链路层，它基本相当于 TCP/IP 的链接层；

第三层：网络层，相当于 TCP/IP 里的网际层；

第四层：传输层，相当于 TCP/IP 里的传输层；

第五层：会话层，维护网络中的连接状态，即保持会话和同步；

第六层：表示层，把数据转换为合适、可理解的语法和语义(编解码)；

第七层：应用层，面向具体的应用传输数据。

小节

1. TCP/IP 分为四层，核心是二层的 IP 和三层的 TCP，HTTP 在第四层；
2. OSI 分为七层，基本对应 TCP/IP，TCP 在第四层，HTTP 在第七层；
3. OSI 可以映射到 TCP/IP，但这期间一、五、六层消失了；
4. 日常交流的时候我们通常使用 OSI 模型，用四层、七层等术语；
5. HTTP 利用 TCP/IP 协议栈逐层打包再拆包，实现了数据传输，但下面的细节并不可见。
6. 有一个辨别四层和七层比较好的（但不是绝对的）小窍门，“两个凡是”：凡是由操作系统负责处理的就是四层或四层以下，否则，凡是需要由应用程序（也就是你自己写代码）负责处理的就是七层。

课下作业

• 你能用自己的话解释一下“二层转发”“三层路由”吗/li>
• 你认为上一讲中的 DNS 协议位于哪一层呢/li>
• 你认为 CDN 工作在那一层呢/li>

1 二层转发：设备工作在链路层，帧在经过交换机设备时，检查帧的头部信息，拿到目标mac地址，进行本地转发和广播

2 三层路由：设备工作在ip层，报文经过有路由功能的设备时，设备分析报文中的头部信息，拿到ip地址，根据网段范围，进行本地转发或选择下一个网关

3 dns，网络请求的第一步是域名解析，所以工作在应用层

4 cdn，应用层

08 | 键入网址再按下回车，后面究竟发生了什么/h2>

使用域名访问 Web 服务器

• 浏览器看到了网址里的“www.chrono.com”，发现它不是数字形式的 IP 地址，那就肯定是域名了，于是就会发起域名解析动作
• 浏览器首先看一下自己的缓存里有没有，如果没有就向操作系统的缓存要，还没有就检查本机域名解析文件 hosts，也就是上一讲中我们修改的

小结

1. HTTP 协议基于底层的 TCP/IP 协议，所以必须要用 IP 地址建立连接；
2. 如果不知道 IP 地址，就要用 DNS 协议去解析得到 IP 地址，否则就会连接失败；
3. 建立 TCP 连接后会顺序收发数据，请求方和应答方都必须依据 HTTP 规范构建和解析报文；
4. 为了减少响应时间，整个过程中的每一个环节都会有缓存，能够实现“短路”操作；
5. 虽然现实中的 HTTP 传输过程非常复杂，但理论上仍然可以简化成实验里的“两点”模型。

课下作业

1. 你能试着解释一下在浏览器里点击页面链接后发生了哪些事情吗
   • 1 浏览器缓存 > 2 系统缓存 > 3本地hosts > 4 根域名 > 5 顶级dns服务器(如 com) > 6 二级dns服务器(baidu.com) > 7 三级dns服务器()
2. 这一节课里讲的都是正常的请求处理流程，如果是一个不存在的域名，那么浏览器的工作流程会是怎么样的呢
   • 先查浏览器缓存，然后是系统缓存-＞hosts文件-＞根域名服务器> 顶级域名服务器>广域网域名服务器>局域网域名服务器，最终找不到以后，返回一个报错页面，chrome是

问：DNS域名解析不需要发请求，建立连接吗地缓存的dns除外。 比如我第一次访问一个域名abc.com,那这第一次不是需要从dns服务器上拿真正的IP吗，去拿IP的这个过程不是应该也是一个请求吗个请求又是什么请求呢/p>

答复：dns请求是专门的dns协议，使用udp发送，因为是udp所以不需要建立连接。

09 | HTTP报文是什么样子的/h2>

报文结构

TCP 报文来举例，它在实际要传输的数据之前附加了一个 20 字节的头部数据，存储 TCP 协议必须的额外信息，例如发送方的端口号、接收方的端口号、包序号、标志位等等。有了这个附加的 TCP 头，数据包才能够正确传输，到了目的地后把头部去掉，就可以拿到真正的数据。

来源：LvQiFen