TCP/IP协议族(一) HTTP简介、请求方法与响应状态码

接下来想系统的回顾一下TCP/IP协议族的相关东西，当然这些东西大部分是在大学的时候学过的，但是那句话，基础的东西还是要不时的回顾回顾的。接下来的几篇博客都是关于TCP/IP协议族的，本篇博客就先简单的聊一下TCP/IP协议族，然后聊一下HTTP协议，然后再聊一下SSL上的HTTP（也就是HTTPS）了。当然TCP/IP协议族是个老生常谈的话题，网络上关于该内容的文章一抓一大把呢，但是鉴于其重要性，还是有必要系统的总结一下的。

 

一、TCP/IP协议组简述

在聊HTTP与HTTPS之前呢，我们先简单的聊一下TCP/IP协议族。TCP/IP不单单指的就是TCP和IP这两个协议，而是指的与其相关的各种协议。比如HTTP, FTP, DNS, TCP, UDP, IP, SNMP等等都属于TCP/IP协议族的范畴。

1.TCP/IP协议的分层

TCP/IP协议族是分层管理的，在OSI标准中可以分为7层（应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，可记为：应表会传网数物），本篇博客我们采用的是TCP/IP协议族中的四层（应用层、传输层、网络层、链路层）。下方是对四层中每层的简单介绍：

• 应用层：该层是面向用户的一层，也就是说用户可以直接操作该层，该层决定了向用户提供应用服务时的通信活动。本篇博客要聊的HTTP（HyperText Transfer Protocol：超文本传输协议）就位于该层。我们经常使用的FTP(File Transfer Protocol: 文件传输协议)和DNS (Domain Name System: 域名系统)都位于该层。FTP简单的说就是用来文件传输的。而DNS则负责域名解析的，通过DNS可以将域名（比如：www.cnblogs.com）与IP地址（201.33.xx.09）进行相互的转换。在7层中，又将该层分为：应用层、表示层和会话层。

• 传输层：应用层的下方是传输层，应用层会将数据交付给传输层进行传输。TCP(Transmission Control Prococol:传输控制协议)和UDP(User Data Protocol: 用户数据协议)位于该层，当然见名知意，该层是用来提供处于网络连接中的两台计算机直接的数据传输的。TCP建立连接是需要三次握手来确认连接情况，而UDP则没有三次握手的过程。稍后会介绍。

• 网络层：传输层的下方是网络层，网络层用来处理在网络上流动的数据包，IP(Internet Protocol: 网际协议)就位于这层。该层负责在众多网络线路中选择一条传输线路。当然这个选择传输线路的过程需要IP地址和MAC地址的支持。

• 链路层：在7层协议中，将链路层分为数据链路层和物理层。该部分主要是用来处理网络的硬件部分，我们常说的NIC（Net Work Card），也就是网卡就位于这一部分，当然光纤也是链路层的一部分。

　　

在TCP/IP协议族中的每次直接在传输数据时的协作关系，以及交互过程，还是引用《图解HTTP》一书上的一张图来解释吧。下图就是这四层协议在数据传输过程中的工作方式。下面这张图还是相当直观的。在发送端是应用层-->链路层这个方向的封包过程，每经过一层都会增加该层的头部。而接收端则是从链路层-->应用层解包的过程，每经过一层则会去掉相应的首部。

　　

 

2、TCP协议的三次握手

在聊HTTP协议之前，我们先简单的聊一下TCP三次握手的过程，在后面的博客中我们将会对TCP和IP协议进行详述，本篇博客就先简单的聊一下做HTTP协议的基础。

TCP协议位于传输层，为了确保传输的可靠性，TCP协议在建立连接时需要三次握手（Three-way handshaking）。下方这个简图就是TCP协议建立连接时三次握手的过程。

• 第一次握手：发送端发送一个带SYN(Synchronize)标志的数据包给接收端，用于询问接收端是否可以接收。如果可以，就进行第二次握手。

• 第二次握手：接收端回传给发送端一个带有SYN/ACK(Acknowledgement)的数据包，给发送端说，我收到你给我发送的SYN标志了，我再给你传一个ACK标志，你能收到吗？如果发送端收到了SYN/ACK这个数据包，就可以确认接收端收到了之前发送的SYN, 然后进行第三次握手。

• 第三次握手：发送端会给接收端发送一个带有ACK标志的数据包，告诉接收端我可以收到你给我发送的SYN/ACK标志。接收端如果收到了这个来自客户端的ACK标志，就意味着三次握手完成，连接建立，就可以开始传输数据了。

　　

 

二、HTTP报文结构

HTTP协议全称是HyperText Transfer Protocol，即超文本传输协议，用户客户端和服务器之前的通信，目前普遍使用版本为HTTP/1.1。协议本质上就是规范，我们之前提到过的“面向接口”编程，其实就是“面向协议”编程。先定义好类的协议，也就是接口，相关类都遵循该协议，这样一来我们就规范了这些类的调用方式。而HTTP协议是规范客户端和服务器之间通信的协议。也就是说所有的客户端或者服务器都遵循了HTTP这个通信协议，那么也就是意味着他们对外传输数据的接口是一直的，就可以在其中间连接上管道，这样一来就可以进行传输了。

这些协议就是接口，有着共同的通信协议，多个端就可以相互通信。采用相同的协议，就是便于个个设备之间进行沟通交流。HTTP协议的作用如下所示。

　　　　

HTTP协议的作用是用来规范通信内容的，在HTTP协议中可以分为请求报文和响应报文。顾名思义，请求报文是请求方发出的信息，而响应报文是响应端收到请求后响应的内容。接下来我们就来看看请求报文和响应报文的整体结构。

 

1、请求报文（Request Message）结构

下方是请求报文的整体结构。请求报文主要分为两大部分，一个是请求头（Request Headers）另一个是请求体（Request Body）。这两者之间由空行分割。在请求头中又分为请求行（Request Line），请求头部字段，通用头部字段和实体头部字段等，这个稍后会详细介绍。下方就是请求报文的结构。

　　

下方这个截图就是请求博客园某个页面时的Request Headers。在请求行中的第一个“GET”是当前请求的方法，稍后会做介绍。中间的就是请求资源的路径，最后一个HTTP/1.1就是当前使用请求协议及其版本。下方这些就是请求头了，稍后会对常用的请求头进行解说。而请求体就是你往服务端传输的数据，比如form表单神马的。

　　

 

2、响应报文（Response Message）结构

聊完请求报文，接下来我们来聊聊响应报文，响应报文的结构与请求报文的结构类似，也分为报文头和报文体。下方就是响应报文的结构图。响应头（Response Headers）分为状态行（State Line），响应头部字段，通用头部字段、实体头部字段等。响应头与响应体中间也是有空行进行分割的。

　　

下方截图就是上述请求报文发出后的响应头，响应体就是对于的HTML等前端资源了。在响应头中，第一行就是状态行，“HTTP/1.1”表示使用的HTTP协议的1.1版本，状态200表示响应成功，"OK"则是状态原因短语。常用状态，稍后会详细介绍。

　　

 

 

三、HTTP的请求方法以及响应状态码

上面在介绍请求报文中提到的“GET”就是请求请求方法，而在响应报文中提到的“200”状态码，就是稍后要聊的响应状态码。请求方法和响应状态码在HTTP协议中算是比较重要的内容了。之前我们在使用Perfect框架开发服务器端的时候，曾聊过请求方法中的GET、POST、PUT以及DELETE，并且这四种方法可以结合着REST使用。本部分是以HTTP协议的角度来聊的请求方法，所以与之前会有稍稍的不同。本部分我们就来聊一下HTTP协议的请求方法和响应状态码。

 

1.请求方法

接下来我们要聊的请求方法有GET、POST、PUT、HEAD、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。当然上述方法是基于HTTP/1.1的，HTTP/1.0中独有的方法就不说了。

• GET----获取资源

  • GET方法一般用来从服务器上获取资源的方法。服务器端接到GET请求后，就会明白客户端是要从服务器端获取相应的资源，然后就会根据请求报文中相应的参数，将需要的资源返回给客户端。使用GET方式的请求，传输的参数是拼接在URI上的。

• POST----数据提交

  • POST方法一般用于表单提交，将客户端的数据塞到请求体中发送给服务器端。

• PUT----上传文件

  • PUT方法主要用来上传文件，将文件内容塞到请求报文体中，传输给服务器。因为HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制，所以任何人都可以上传文件，存在安全性，所以上传文件时不推荐使用。但是之前我们在设计接口使用REST标准时，可以使用PUT来做相应内容的更新。

• HEAD----获取响应报文头

  • 响应端收到HEAD请求后，只会返回相应的响应头，不会返回响应体。

• DELETE----删除文件

  • DELETE用于删除URI指定的资源，与PUT一样，自身也是不带验证机制的，不过在REST标准中可以用来做相应API的删除功能。

• OPTIONS----查询支持的方法

  • OPTIONS方法是用来查询服务器可对那些请求方法做出相应，返回内容就是响应端所支持的方法。

• TRACE----追踪路径

  • TRACE方法可追踪请求经过的代理路径，在发送请求时会为Max-Forwards头部字段填入数字，每经过一个代理中转Max-Forwards的值就会减一，直至Max-Forwards为零后，才会返回200。因为该方法易引起XST(Cross-Site Tracing，跨站追踪)攻击，所以不常用呢。

• CONNECT----要求用隧道协议连接代理

  • CONNECT方法要求在与代理服务器通信时建立隧道，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, 传输安全层)协议将通信内容进行加密后经网络隧道传输。

 

2、响应状态码

聊完请求方法后，接下来我们来聊聊HTTP协议的响应状态码。顾名思义，响应状态码是用来标志HTTP响应状态的，响应状态由响应状态码和响应原因短语构成，当然状态码有很多中，本部分就挑出来常用的状态码进行讨论。下方是响应状态码可以分为的几大类：

• 1xx ---- Informational（信息性状态码），表示接受的请求正在处理。
• 2xx ---- Success (成功)，表示请求正常处理完毕。
• 3xx ---- Redirection (重定向)，表示要对请求进行重定向操作，当然其中的304除外。
• 4xx ---- Client Error (客户端错误)，服务器无法处理请求。
• 5xx ---- Server Error (服务器错误)，服务器处理请求时出错。

上面是响应状态码的整体分类，接下来介绍一些常用的响应状态码。

　　(01)、200 OK : 表示服务端正确处理了客户端发送过来的请求。

　　(02)、204 No Content : 表示服务端正确处理请求，但没有报文实体要返回。

　　(03)、206 Partial Content ：表示服务端正确处理了客户端的范围请求，并按照请求范围返回该指定范围内的实体内容。

　　(04)、301 Moved Permanently：永久性重定向，若之前的URI保存到了书签，则更新书签中的URI。

　　(05)、302 Found：临时重定向，该重定向不会变更书签中的内容。

　　(06)、303 See Other：临时重定向，与302功能相同，但是303状态吗明确表示客户端应当采用GET方法获取资源。

　　(07)、304 Not Modified: 资源未变更，该状态码与重定向并没有什么关系，当返回该状态码时，告诉客户端请求的资源并没有更新，响应报文体中并不会返回所请求的内容。

　　(08)、400 Bad Request： 错误请求，表示请求报文中包含语法错误。

　　(09)、401 Unauthorized：请求未认证，表示此发送的请求需要客户端进行HTTP认证（稍后会提到）。

　　(10)、404 Not Found：找不到相应的资源，表示服务器找不到客户端请求的资源。

　　(11)、500 Internal Server Error：服务器内部错误，表示服务器在处理请求时出现了错误，发生了异常。

　　(12)、503 Service Unavailable：服务不可用，表示服务器处于停机状态，无法处理客户端发来的请求。