HTTP协议学习

    面试过程中又一个常见的问题，http协议，因为做服务器开发如果用http协议的话，现在各种开源软件都封装好了，python中只需要简单的继承定义好的类，重写get或者post等方法，几行代码就可以搭建起来一个简单的http服务器，导致底层对程序员来说都是透明的了。但是面试中追求这个底层的问题还不少，所以最近入手了一本据说一天入门http协议的书籍《图解http》阅读一番，才觉http协议原来是这个样子~这里总结一下自己的学习心得吧。

    现在理解http协议其实只是一些规定好的通信标准，其实发送的均为字符串，去处理字符串即可。（不知道这句话能不能理解，后面会再次解释一下）。

    HTTP协议在TCP/IP协议栈中属于应用层协议，如果基于SSL或者TSL，这个协议就演变为更加安全的HTTPS协议。默认HTTP端口号80，HTTPS默认端口号443。

    与HTTP协议协同工作的重要协议DNS，TCP，IP等协议，其中DNS同为应用层协议。

    

    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。这是目前HTTP协议的规定，服务器不支持主动响应，所以目前的HTTP协议版本都是基于请求，然后响应的这种模型。

    

    另外，HTTP协议是一种无状态的应用层协议，即使同一个客户端的两次连续请求，在协议规定中也没有对应关系。所以为了解决无状态的这个问题，存在其他的技术解决方案进行补充。

HTTP请求报文和响应报文：

    请求报文： 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。（严格定义的字符串）

   

    响应报文：协议版本 ， 状态码 ， 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。（严格定义的字符串）

    

    以上两个截图自己利用socket写了一个简单的服务端和客户端程序，分别用浏览器发送请求和向百度发送请求得到的字符串打印。HTTP具体还是基于TCP协议的，所以各种HTTP服务器底层应该是同样的机制，不过它们处理了很多关于HTTP协议处理的部分，这部分更多的感觉是协议规定好的字符串的内容，各种方法，各种头的属性。

HTTP请求，响应的模拟

    另外除了自己利用socket去编辑，更简单观察相应的方法可以利用telnet去发送http请求头至百度。

        telenet 开启方法 控制面板-程序-window程序开启与关闭-开启telnet客户端，这样就能够在cmd中使用telnet命令了。使用起来不是很方便。

    异或是利用wireshark直接去抓取你访问某个网站整个过程的数据包也可以观察~。以下是抓取的请求www.baidu.com的数据包。

    

 

    整个请求，响应过程包过滤后如下：

    

   其中可以可到tcp的三次握手，以及请求，响应的过程。但是其中有几个包内容是TCP segment of a reassembled PDU不是很清楚，可以看到，tcp每次发送均有响应的ACK回应。具体的TCP得参考TCP协议的知识。

   另外HTTP1.0和HTTP1.1的有一个主要区别就是HTTP1.1引入了持续连接的概念，不然完成一次请求必然导致TCP三次握手成本太高，引入持续连接的概念提高传输的效率。

HTTP请求支持的方法

GET   请求获取Request-URI所标识的资源

POST 在Request-URI所标识的资源后附加新的数据

HEAD 请求获取由Request-URI所标识的资源的响应消息报头

PUT    请求服务器存储一个资源，并用Request-URI作为其标识

DELETE 请求服务器删除Request-URI所标识的资源

OPTIONS 请求查询服务器的性能，或者查询与资源相关的选项和需求

TRACE   请求服务器回送收到的请求信息，主要用于测试或诊断

CONNECT 隧道机制

HTTP的状态响应码

1XX:指示信息，请求收到，继续处理

2XX:成功，操作成功收到，分析，接受

3XX:完成请求必须进一步处理，重定向

4XX:请求包含一个错误语法，不能完成。指示客户端错误

5XX:服务器执行一个有效请求失败，指示服务端错误

 

其他HTTP重要的知识就是报头信息中的具体字段信息：

报头字段的格式为 （名字）“：”（空格）（值）；

通用报头字段：

Cache-Control

Date

Connection

请求报头字段：

Accept

Accept-Charset

Accept-Encoding

Accept-Language

Authorization

Host

User-Agent

响应报头字段：

Location

Server

实体报头字段：

Content-Encoding

Content-Language

Content-Length

Content-Type

Last-Modified

Expires

 

最后贴出自己利用winsock实现的测试http内容的简单程序：

实现流程图如下：

    

//TCP 客户端
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#include <string.h>
#include <string>
using namespace std;
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#define PORT 8080
#define BACKLOG 10
int main(void) {
	//client module	
	WSADATA r_wsadata;
	if( WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&r_wsadata) ) {
		cout<<"WSAStartup error"<<endl;
		WSACleanup();
	}
	SOCKET client_s;
	if( (client_s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == INVALID_SOCKET ) {
		cout<<"socket error"<<endl;
		WSACleanup();
	}
	sockaddr_in server_addr;
	server_addr.sin_family = AF_INET;
	server_addr.sin_port = htons(80);
	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("202.108.22.5");
	if( connect(client_s,(sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) ) {
		cout<<"connect error"<<endl;
		WSACleanup();
	}
	char *sbuf ="GET / HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1; rv:10.0.2) Gecko/20100101 Firefox/10.0.2\r\nAccept-Language: zh-cn,zh;q=0.5\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate\r\nConnection:Keep-Alive\r\n\r\n";
	char *sbuf1 ="GET / HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\nUser-Agent:Mozilla/5.0 (Windows;U;Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)\r\nGecko/20050225 Firefox/1.0.1\r\nConnection: Keep Alive\r\n\r\n";
	int len = strlen(sbuf) + 1;
	int sendlen = 0;
	int res = send(client_s,sbuf,len,0);
	char buf[10240];
	int recvlen = recv(client_s,buf,sizeof(buf),0);
	if(recvlen > 0)
	    buf[recvlen] = '\0';
	cout<<string(buf)<<endl;
	system("pause");
}

//TCP
//服务器端程序
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#include <string.h>
#include <string>
using namespace std;
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#define PORT 8080
#define BACKLOG 10
int main(void) {
	
	//server module 
	WSADATA r_wsadata;
	if( WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&r_wsadata) ) {
		cout<<"WSAStartup error"<<endl;
		WSACleanup();
		exit(0);
	}

	SOCKET server_s;
	if( ( server_s = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0) ) == INVALID_SOCKET ) {
		cout<<"socket error"<<endl;
		WSACleanup();
		exit(0);
	}
	sockaddr_in server_s_addr;
	server_s_addr.sin_family = AF_INET;
	server_s_addr.sin_port = htons(PORT);
	server_s_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
	if( bind(server_s,(sockaddr *)&server_s_addr,sizeof(server_s_addr)) ) {
		cout<<"bind error"<<endl;
		WSACleanup();
		exit(0);
	}
	if( listen(server_s,BACKLOG) ) {
		cout<<"listen error"<<endl;
		WSACleanup();
		exit(0);
	}
	while(true) {	
		SOCKET accept_socket;
		sockaddr_in client_s_addr;
		int addr_len = sizeof(client_s_addr);
		if( (accept_socket = accept(server_s,(sockaddr *)&client_s_addr,&addr_len)) == -1 ) {
			cout<<"accept error"<<endl;
			WSACleanup();
			exit(0);
		}
		cout<<"request from host:"<<string( inet_ntoa(client_s_addr.sin_addr) )<<endl;
		cout<<"-----------------------http request----------------------"<<endl;
		//receive
		char buf[1024];
		int readLen = -1;
		while(readLen < 0)
		    readLen = recv(accept_socket,buf,sizeof(buf),0);
		buf[readLen] = '\0';
		cout<<string(buf)<<endl;
		closesocket(accept_socket);
	}
}