超文本传输协议

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超文本傳輸協定英文HyperText Transfer Protocol縮寫HTTP)是網際網路上應用最為廣泛的一种網路協議。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。通过HTTP或者HTTPS协议请求的资源由统一资源标识符(Uniform Resource Identifiers,URI)来标识。

HTTP的发展是万维网协会(World Wide Web Consortium,W3C)和互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)合作的结果,(他们)最终发布了一系列的RFC,其中最著名的是1999年6月公佈的RFC 2616,定義了HTTP協議中現今廣泛使用的一個版本—HTTP 1.1。

协议概述[编辑]

HTTP是一个客户端终端(用户)和服务器端(网站)请求和应答的标准(TCP)。通过使用Web浏览器、网络爬虫或者其它的工具,客户端发起一个HTTP请求到服务器上指定端口(默认端口为80)。我们称这个客户端为用户代理程式(user agent)。应答的服务器上存储着一些资源,比如HTML文件和图像。我们称这个应答服务器为源服务器(origin server)。在用户代理和源服务器中间可能存在多个「中间层」,比如代理网关或者隧道(tunnel)。

尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用,HTTP协议中,并没有规定必须使用它或它支持的层。事实上,HTTP可以在任何互联网协议上,或其他网络上实现。HTTP假定其下层协议提供可靠的传输。因此,任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用。因此也就是其在TCP/IP协议族使用TCP作为其传输层。

通常,由HTTP客户端发起一个请求,建立一个到服务器指定端口(默认是80端口)的TCP连接。HTTP服务器则在那个端口监听客户端的请求。一旦收到请求,服务器会向客户端返回一个状态,比如"HTTP/1.1 200 OK",以及返回的内容,如请求的文件、错误消息、或者其它信息。

请求信息(Request Message)[编辑]

发出的请求信息包括以下几个

  • 请求行
    • 例如GET /images/logo.gif HTTP/1.1,表示从/images目录下请求logo.gif这个文件。
  • (请求)头,
    • 例如Accept-Language: en
  • 空行
  • 其他消息体

请求行和标题必须以<CR><LF>作为结尾。空行内必须只有<CR><LF>而无其他空格。在HTTP/1.1协议中,所有的请求头,除Host外,都是可选的。

请求方法[编辑]

HTTP/1.1协议中共定义了八种方法(也叫“动作”)来以不同方式操作指定的资源:

  • OPTIONS:這個方法可使服务器傳回該资源所支持的所有HTTP请求方法。用'*'來代替資源名稱,向Web服务器发送OPTIONS请求,可以测试服务器功能是否正常運作。
  • HEAD:與GET方法一樣,都是向服务器发出指定资源的请求。只不过服务器將不傳回資源的本文部份。它的好處在於,使用这個方法可以在不必传输全部内容的情况下,就可以获取其中「關於該資源的信息」(元信息或稱元資料)。
  • GET:向指定的资源发出「顯示」请求。使用GET方法應該只用在讀取資料,而不应当被用于产生「副作用」的操作中,例如在Web Application中。其中一个原因是GET可能会被网络蜘蛛等随意访问。参见安全方法
  • POST:向指定资源提交数据,请求服务器进行处理(例如提交表单或者上传文件)。数据被包含在请求本文中。這個請求可能会建立新的资源或修改現有资源,或二者皆有。
  • PUT:向指定资源位置上传其最新内容。
  • DELETE:请求服务器删除Request-URI所标识的资源。
  • TRACE:回显服务器收到的请求,主要用于测试或诊断。
  • CONNECT:HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。通常用於SSL加密伺服器的連結(經由非加密的HTTP代理伺服器)。

方法名称是区分大小写的。当某个请求所针对的资源不支持对应的请求方法的时候,服务器应当返回状态码405(Method Not Allowed),当服务器不认识或者不支持对应的请求方法的时候,应当返回状态码501(Not Implemented)。

HTTP服务器至少应该实现GET和HEAD方法,其他方法都是可选的。当然,所有的方法支持的实现都应当符合下述的方法各自的语义定义。此外,除了上述方法,特定的HTTP服务器还能够扩展自定义的方法。例如:

  • PATCH(由RFC5789指定的方法):用于将局部修改应用到资源。

HTTPS[编辑]

目前有两种方法来建立安全超文本协议连接:HTTPS URI方案和HTTP 1.1请求头(由RFC2817引入)。由于浏览器对后者的几乎没有任何支持,因此HTTPS URI方案仍是建立安全超文本协议连接的主要手段。安全超文本连接协议使用https://代替http://

安全方法[编辑]

对于GET和HEAD方法而言,除了进行获取资源信息外,这些请求不应当再有其他意义。也就是说,这些方法应当被认为是“安全的”。 客户端可能会使用其他“非安全”方法,例如POST,PUT及DELETE,应该以特殊的方式(通常是按钮而不是超链接)告知客户可能的后果(例如一个按钮控制的资金交易),或请求的操作可能是不安全的(例如某个文件将被上传或删除)。

但是,不能想当然地认为服务器在处理某个GET请求时不会产生任何副作用。事实上,很多动态资源会把这作为其特性。这里重要的区别在于用户并没有请求这一副作用,因此不应由用户为这些副作用承担责任。

副作用[编辑]

假如在不考虑诸如错误或者过期等问题的情况下,若干次请求的副作用与单次请求相同或者根本没有副作用,那么这些请求方法就能够被视作“幂等”的。GET,HEAD,PUT和DELETE方法都有这样的幂等属性,同样由于根据协议,OPTIONS,TRACE都不应有副作用,因此也理所当然也是幂等的。

假如某个由若干个请求做成的请求序列产生的结果在重复执行这个请求序列或者其中任何一个或多个请求后仍没有发生变化,则这个请求序列便是“幂等”的。但是,可能出现若干个请求做成的请求序列是“非幂等”的,即使这个请求序列中所有执行的请求方法都是幂等的。例如,这个请求序列的结果依赖于某个会在下次执行这个序列的过程中被修改的变量。

版本[编辑]

超文本传输协议已经演化出了很多版本,它们中的大部分都是向下兼容的。在RFC 2145中描述了HTTP版本号的用法。客户端在请求的开始告诉服务器它采用的协议版本号,而后者则在响应中采用相同或者更早的协议版本。

0.9[编辑]

已过时。只接受GET一种请求方法,没有在通讯中指定版本号,且不支持请求头。由于该版本不支持POST方法,因此客户端无法向服务器传递太多信息。

HTTP/1.0[编辑]

这是第一个在通讯中指定版本号的HTTP协议版本,至今仍被广泛采用,特别是在代理服务器中。

HTTP/1.1[编辑]

当前版本。持久连接被默认采用,并能很好地配合代理服务器工作。还支持以管道方式在同时发送多个请求,以便降低线路负载,提高传输速度。

HTTP/1.1相较于HTTP/1.0协议的区别主要体现在:

  • 缓存处理
  • 带宽优化及网络连接的使用
  • 错误通知的管理
  • 消息在网络中的发送
  • 互联网地址的维护
  • 安全性及完整性

HTTP/2[编辑]

互联网工程任务组的httpbis工作小组开发中的下一代HTTP协议。计划于2015年2月作为互联网标准正式发布[1]

状态码[编辑]

所有HTTP响应的第一行都是状态行,依次是当前HTTP版本号,3位数字组成的状态代码,以及描述状态的短语,彼此由空格分隔。

状态代码的第一个数字代表当前响应的类型:

  • 1xx消息——请求已被服务器接收,继续处理
  • 2xx成功——请求已成功被服务器接收、理解、并接受
  • 3xx重定向——需要后续操作才能完成这一请求
  • 4xx请求错误——请求含有词法错误或者无法被执行
  • 5xx服务器错误——服务器在处理某个正确请求时发生错误

虽然RFC 2616中已经推荐了描述状态的短语,例如"200 OK","404 Not Found",但是WEB开发者仍然能够自行决定采用何种短语,用以显示本地化的状态描述或者自定义信息。

持續连接[编辑]

在HTTP 0.9和1.0使用非持續连接,在非持續连接下,每个tcp只連接一个web对象,连接在每个请求-回應对后都会关闭,一个连接可被多个请求重复利用的保持连接机制被引入。这种连接持續化显著地减少了请求延迟,因为客户不用在首次请求后再次进行TCP交互確認建立连接。现在在HTTP 1.1使用持續连接,不必为每个web对象创建一个新的连接,一个连接可以传送多个对象。 HTTP1.1还进行了带宽优化,例如1.1引入了分块传输编码来允许流化传输持續连接上发送的内容,取代原先的buffer式传输。HTTP管道允许客户在上一个回應被收到前发送多重请求从而进一步减少了延迟时间。

另一项协议的改进是byte serving(字节服务),允许服务器根据客户的请求仅仅传输资源的一部分。

协议例子[编辑]

下面是一个HTTP客户端与服务器之间会话的例子,运行于www.google.com,端口80

客户端请求:

GET / HTTP/1.1
Host:www.google.com

(末尾有一个空行。第一行指定方法、资源路径、协议版本;第二行是在1.1版里必带的一个header作用指定主机)

服务器应答:

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 3059
Server: GWS/2.0
Date: Sat, 11 Jan 2003 02:44:04 GMT
Content-Type: text/html
Cache-control: private
Set-Cookie: PREF=ID=73d4aef52e57bae9:TM=1042253044:LM=1042253044:S=SMCc_HRPCQiqy
X9j; expires=Sun, 17-Jan-2038 19:14:07 GMT; path=/; domain=.google.com
Connection: keep-alive

(紧跟着一个空行,并且由HTML格式的文本组成了Google的主页)

在HTTP1.0,单一TCP连接内仅执行一个“客户端发送请求—服务器发送应答”周期,之后释放TCP连接。在HTTP1.1优化支持持续活跃连接:客户端连续多次发送请求、接收应答;批次多请求时,同一TCP连接在活跃(Keep-Live)间期内复用,避免重复TCP初始握手活动,减少网络负荷和响应周期。此外支持应答到达前继续发送请求(通常是两个),称为「流线化」(stream)。

中文译名问题[编辑]

HTTP在中国大陆被翻译为“超文本传输协议”,因为“transfer”在此有“传输”的含意。但HTTP定制者之一的Roy Fielding博士在其论文[2](6.5.3节)中使用“transfer”表达的是“(表述状态的)转移”(Representational State Transfer),而不是“传输”。这是因为英语单词“transfer”在不同语境下的多义性,请勿误解。

另一方面看,不管在大陆还是港台地区,应用层协议名字中的“transfer”习惯上都被译为“传输”,1991年,Tim Berners-Lee发明设计HTTP的最初目的很单纯,就是为了传输含有超链的文本,最初版本的HTTP只能传输纯文本页面,只有一个GET方法,并不适用于构建各种应用系统,这里HTTP(超文本传输协议)与FTP(文件传输协议)、NNTP(网络新闻传输协议) 、SMTP(简单邮件传输协议)相比,并无特别之处。HTTP流行之后,Roy Fielding2000年论文提出的Representational State Transfer,是HTTP(也可以是其他传输协议)之上构建各种应用系统的一种架构风格,其中的“State Transfer(状态转移)”并未改变“Hypertext Transfer(超文本传输)”的原始含义,由此看“超文本传输协议”的译法并无不妥。

参见[编辑]

参考[编辑]

  1. ^ Raymor, Brian. Wait for it – HTTP/2 begins Working Group Last Call!. Microsoft Open Technologies. August 7, 2014 [2014-09-07]. 
  2. ^ Roy Thomas Fielding. 架构风格与基于网络的软件架构设计. [2009-04-19] (中文). 

外部链接[编辑]