HTTP与TCP相关知识

一、HTTP状态码

五大类HTTP状态码

大类具体含义常见的状态码
1×× 提示信息，表示目前协议处理的中间状态，还需要后续的操作  
2×× 成功，报文已经收到并被正确处理 200、204、206
3×× 重定向，资源位置发生变动，需要客户端重新发送请求； 301、302、304
4×× 客户端错误，请求报文有误，服务器无法处理 400、403、404
5×× 服务器错误，服务器在处理请求时内部发生了错误  

1××：

　　1××类状态码属于提示信息，是协议处理中的一种中间状态，实际用到的比较少。

2××：

　　2××类状态码表示服务器成功处理了客户端的请求，也就是我们最愿意看到的状态。

　　　　「200 OK」是最常见的成功状态码，表示一切正常。如果是非HEAD请求，服务器返回的响应头都会有body数据。

　　　　「204 No Content」也是常见的成功状态码，与200OK基本相同，但是响应头没有body数据。

　　　　「206 Partial Content」是应用于HTTP分块下载或断电续传，表示响应返回的body数据并不是资源的全部，而是其中的一部分，也是服务器处理成功的状态。

3××：

　　3××类状态状态码表示客户端请求的资源发生了变动，需要客户端用新的URL重新发送请求获取资源，也就是重定向。

　　　　「301 Moved Permanently」表示永久重定向，说明请求的资源已经不存在了，需改用新的URL再次访问。

　　　　「302 Moved Temporarily」表示临时重定向，说明请求的资源还在，但暂时需要用另一个URL来访问。

　　　　301和302都会在响应头里面使用字段Location，指明后续需要跳转的URL,浏览器会自动重定向新的URL.

　　　　「304 Not Modified」不具有跳转的含义，表示资源未修改，重定向已存在的缓冲文件，也称缓存重定向，用于缓存控制。

4××：

　　4××类状态码表示客户端发送的报文有误，服务器无法处理。

　　　　「400 Bad Request」表示客户端请求的报文有错误，但只是个笼统的错误。

　　　　「403 Forbidden」表示服务器禁止访问资源，并不是客户端的请求错误。

　　　　「404 Not Found」表示请求的资源在服务器器上不存在或未找到，所以无法提供给客户端。

5××：

　　5××类状态码表示客户端请求报文正确，但是服务器处理时内部发生了错误，属于服务器端的错误码。

　　　　「500 Internal Server Error」与400类型，是个笼统通用的错误码，服务器发生了什么错误，我们并不知道。

　　　　「501 Not Implemented」表示客户端请求的功能还不支持，类似“即将开业，敬请期待”的意思。

　　　　「502 Bad Gateway」通常是服务器作为网关或代理时返回的错误码，表示服务器自身工作正常，访问后端服务器发生了错误。

　　　　「503 Service Unavailabe」表示服务器当前很忙，暂时无法响应服务器，类似“网络服务很忙，请稍后重试”的意思。

二、HTTP与HTTPS

  1. HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输，存在安全风险的问题。HTTPS则解决HTTP不安全的缺陷，在TCP和HTTP网络层之间加入了SSL/TLS安全协议，使得报文能够加密传输。
  2. HTTP连接建立相对简单，TCP三次握手之后便可进行HTTP的报文传输。HTTPS在TCP三次握手之后，还需要进行SSL/TLS的握手过程，才可以加密报文传输。
  3. HTTP的端口号是80，HTTPS的端口号是443.
  4. HTTPS协议需要向CA(证书权威机构)申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的。

HTTPS建立一个连接，要花费6次交互，先是建立三次握手，然后是TLS/1.3 的三次握手。QUIC直接把以往的TCP和TLS/1.3 的6次交互合并成3次，减少了交互次数。QUIC是在UDP之上的伪TCP+TLS+HTTP/2的多路复用协议。

三、HTTP一些特性

Connection字段

Connection字段最常用语客户端要求服务器使用TCP持久化连接，以便其他请求复用。

HTTP/1.1 版本的默认连接都是持久连接，但为了兼容老版本的HTTP，需要指定Connection首部字段的值为Keep-Alive.

比如：Connection:keep-alive，一个可以复用的TCP连接就建立了，直到客户端或服务器主动关闭连接。

 

早期HTTP/1.0 性能上的一个很大问题，那就是每发起一个请求，都要建立一次TCP连接（三次握手），而且是串行请求，做了无畏的TCP连接建立和断开，增加了通信开销。

为了解决上述TCP连接问题，HTTP/1.1提出了长连接的通信方式，也叫持久连接。这种方式的好处在于减少了TCP连接的重复建立和断开造成的额外开销，减轻了服务器的负载。

持久连接的特点是，只要任意一端没有明确剔除断开连接，则保持TCP连接状态。

HTTP/1.1 版本引入了管道机制（pipelining）,即在同一个TCP连接里面，客户端可以同时发送多个请求。这样就进一步改进了HTTP协议的效率。

举例来说，客户端需要请求两个资源。以前的做法是，在同一个TCP连接里面，发送A请求，然后等待服务器做出回应，收到后再发出B请求。管道机制是允许浏览器同时发出A请求和B请求，但是服务器还是按照顺序，先回应A请求，完成后再回应B请求。问题，要是前面的回应特别慢，后面就会有许多请求排毒等着。这称为「队头阻塞」。(注意：现代浏览器默认是不开启 HTTP Pipelining )

「队头阻塞」的模式加剧了HTTP的性能问题。总之HTTP/1.1 的性能一般般，后续的HTTP/2 和HTTP/3 就是在优化HTTP的性能。

容易混淆的概念

TCP的keep alive和HTTP的Keep-alive是不同层次的概念：

  • TCP的keep alive是检查当前TCP连接是否活着；
  • HTTP的Keep-alive是要让一个TCP连接活久一点

TCP keep alive的表现：

当一个连接“一段时间”没有通讯数据时，一方会发出一个心跳包（Keep Alive包），如果对方有回应，则表明当前连接有效，继续监控。

四、HTTP/1.0、HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3演变

HTTP/1.1相比HTTP/1.0性能上的改进：

  1. 使用TCP长连接的方式改善了HTTP/1.0短连接造成性能开销
  2. 支持管道（pipeline）网络传输，只要第一个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第二个请求出去，可以减少整体的响应时间

HTTP/1.1 自身的性能瓶颈：

  1. 请求/响应头部（Header）未经压缩就发送，首部信息越多延迟越大。只能压缩Body的部分
  2. 发送冗长的首部。每次互相发送相同的首部造成的浪费较多
  3. 服务器是按请求的顺序响应的，如果服务器响应慢，会招致客户端一直请求不到数据，也就是队头阻塞
  4. 没有请求优先级控制
  5. 请求只能从客户端开始，服务器只能被动响应

HTTP/2协议是基于HTTPS的，所以HTTP/2的安全性是有保障的。

HTTP/2相比HTTP/1.1性能上的改进：

  1. HTTP/2会压缩头（Header），如果你同时发送多个请求，他们的头是一样的或者是相似的，那么协议会帮你消除重复的部分。

  2. HTTP/2不再像HTTP/1.1里的纯文本的报文，而是全面采用了二进制格式。头信息和数据体都是二进制，并且统称为帧（frame）：头信息帧和数据帧。

  3. HTTP/2的数据包不是按顺序发送的，同一个连接里面连续的数据包，可能属于不同的回应。客户端还可以指定数据流的优先级。

  4. HTTP/2的连接可以并发多个请求（多路复用），而不用按照顺序一一对应。移除了HTTP/1.1中的串行请求，不需要排队等待，不会再出现「队头阻塞」问题。

    比如：在一个TCP连接里，服务器收到了客户端A和B的两个请求，如果发现A处理过程非常耗时，于是就回应A请求已经处理好的部分，接着回应B请求，完成后，再回应A请求剩下的部分。

  5. 服务器推送，HTTP/2在一定程度上改善了传统的「请求-应答」工作模式，服务不再是被动地响应，也可以主动向客户端发送消息。

    比如：在浏览器刚请求HTML的时候，就提前把可能用到的JS、CSS文件等静态资源主动发给客户端，减少延时的等待，也就是服务器推送（Server Push，也叫Cache Push）

HTTP/2有哪些缺陷？HTTP/3做了哪些优化？

  1. HTTP/2主要的问题在于：多个HTTP请求在复用一个TCP连接，下层的TCP协议是不知道有多少个HTTP请求。所以一旦发生了丢包现象，就会触发TCP的重传机制，这样在一个TCP连接中的所有的HTTP请求都必须等待这个丢了包被重传回来。（区别：HTTP/1.1 的管道传输中，如果有一个请求阻塞，那么队列请求也统统被阻塞住了）
  2. HTTP/3 把HTTP下层的TCP协议改成了UDP

五、TCP连接

手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议，可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口，使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

      建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”：

      第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

      第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

      第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

      握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连 接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写 了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开）

简单就是：请求，确认，连接。

TPC/IP协议是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。WEB使用HTTP协议作应用层协议，以封装HTTP 文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。

下面的图表试图显示不同的TCP/IP和其他的协议在最初OSI（Open System Interconnect）模型中的位置：

TCP与HTTP的区别联系：

TCP是传输层，而http是应用层，http是要基于TCP连接基础上的，简单的说，TCP就是单纯建立连接，不涉及任何我们需要请求的实际数据，简单的传输。http是用来收发数据，即实际应用上来的。

  • TCP是底层通讯协议，定义的是数据传输和连接方式的规范
  • HTTP是应用层协议，定义的是传输数据的内容的规范
  • HTTP协议中的数据是利用TCP协议传输的，所以支持HTTP也就一定支持TCP      
  • HTTP支持的是www服务，而TCP/IP是协议，它是Internet国际互联网络的基础。TCP/IP是网络中使用的基本的通信协议。 

      TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议族，而不单单是TCP和IP。

TCP与UDP的区别：

TCP的优点： 可靠，稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。 TCP的缺点： 慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击 TCP在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。 而且，因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。

UDP的优点： 快，比TCP稍安全 UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood攻击…… UDP的缺点： 不可靠，不稳定 因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。 基于上面的优缺点，那么： 什么时候应该使用TCP： 当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。 在日常生活中，常见使用TCP协议的应用如下： 浏览器，用的HTTP FlashFXP，用的FTP Outlook，用的POP、SMTP Putty，用的Telnet、SSH QQ文件传输 ………… 什么时候应该使用UDP： 当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。 比如，日常生活中，常见使用UDP协议的应用如下： QQ语音 QQ视频 TFTP ……

UDP补充：
   UDP不提供复杂的控制机制，利用IP提供面向无连接的通信服务。并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻，立刻按照原样发送到网络上的一种机制。即使是出现网络拥堵的情况下，UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为。此外，传输途中如果出现了丢包，UDO也不负责重发。甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。如果需要这些细节控制，那么不得不交给由采用UDO的应用程序去处理。换句话说，UDP将部分控制转移到应用程序去处理，自己却只提供作为传输层协议的最基本功能。UDP有点类似于用户说什么听什么的机制，但是需要用户充分考虑好上层协议类型并制作相应的应用程序。

TCP补充：
  TCP充分实现了数据传输时各种控制功能，可以进行丢包的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在UDP中都没有。此外，TCP作为一种面向有连接的协议，只有在确认通信对端存在时才会发送数据，从而可以控制通信流量的浪费。TCP通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。

TCP与UDP区别总结：

1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保   证可靠交付
3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
  UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

一个url从输入到页面加载中间到底发生了什么，总体来说分为以下六个步骤：

1、DNS解析

2、TCP连接

3、发送HTTP请求

4、服务器处理请求并返回HTTP报文

5、浏览器解析渲染页面

6、连接结束

posted @ 2021-07-14 12:02  盼星星盼太阳  阅读(264)  评论(0)  编辑  收藏  举报