第105集 HTTP协议基础

学习目标

  • 理解HTTP协议的基本概念和特点
  • 掌握HTTP请求和响应的结构
  • 熟悉常见的HTTP方法和状态码
  • 了解HTTP头信息的作用
  • 认识HTTP版本的演进

一、HTTP协议概述

1. 什么是HTTP协议

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是一种用于在客户端和服务器之间传输超文本数据的应用层协议。它是互联网上最广泛使用的协议之一，用于浏览器与Web服务器之间的通信。

2. HTTP协议的特点

  • 无状态协议：服务器不会保存客户端的状态信息，每个请求都是独立的
  • 基于请求-响应模型：客户端发送请求，服务器返回响应
  • 可扩展：通过头信息可以扩展协议功能
  • 支持多种数据格式：不仅支持HTML，还支持JSON、XML、图片、视频等

3. HTTP与HTTPS的区别

特性 HTTP HTTPS
端口 80 443
安全性 明文传输，不安全 加密传输，安全
协议层 直接在TCP上 在TCP和HTTP之间加入SSL/TLS加密层
证书 不需要 需要CA颁发的证书

二、HTTP请求结构

HTTP请求由三部分组成：请求行、请求头、请求体（可选）

1. 请求行

请求行包含三个部分：请求方法、URL和HTTP版本

GET /index.html HTTP/1.1
  • 请求方法：表示客户端希望对资源执行的操作（如GET、POST、PUT、DELETE等）
  • URL：请求的资源路径
  • HTTP版本：使用的HTTP协议版本

2. 请求头

请求头包含客户端的信息和请求的附加信息，格式为"键: 值"

常见的请求头：

  • Host: 请求的服务器主机名
  • User-Agent: 客户端的浏览器信息
  • Accept: 客户端可接受的内容类型
  • Content-Type: 请求体的数据类型
  • Content-Length: 请求体的长度
  • Cookie: 客户端保存的Cookie信息

3. 请求体

请求体包含要发送给服务器的数据，通常在POST、PUT等方法中使用

username=admin&password=123456

三、HTTP响应结构

HTTP响应也由三部分组成：状态行、响应头、响应体

1. 状态行

状态行包含三个部分：HTTP版本、状态码和状态短语

HTTP/1.1 200 OK

2. 响应头

响应头包含服务器的信息和响应的附加信息

常见的响应头：

  • Content-Type: 响应体的内容类型
  • Content-Length: 响应体的长度
  • Server: 服务器软件信息
  • Date: 响应生成的时间
  • Set-Cookie: 服务器设置的Cookie信息
  • Cache-Control: 缓存控制指令

3. 响应体

响应体包含服务器返回给客户端的实际数据，通常是HTML、JSON、图片等

<html>
<head><title>首页</title></head>
<body><h1>Hello World</h1></body>
</html>

四、HTTP方法

HTTP方法表示客户端希望对资源执行的操作，常用的方法有：

方法 描述 是否包含请求体 幂等性
GET 请求获取资源 否 是
POST 提交数据，创建资源 是 否
PUT 更新资源 是 是
DELETE 删除资源 否 是
HEAD 仅请求头信息 否 是
OPTIONS 请求服务器支持的方法 否 是
PATCH 部分更新资源 是 否

幂等性说明

  • 幂等：多次请求产生相同的效果，不会改变资源状态
  • 非幂等：多次请求可能产生不同的效果，可能改变资源状态

五、HTTP状态码

HTTP状态码用于表示服务器对请求的处理结果，分为五大类：

1. 1xx（信息性状态码）

  • 100 Continue：服务器已接收请求头，客户端应继续发送请求体
  • 101 Switching Protocols：服务器同意切换协议

2. 2xx（成功状态码）

  • 200 OK：请求成功
  • 201 Created：资源创建成功
  • 204 No Content：请求成功但无响应体

3. 3xx（重定向状态码）

  • 301 Moved Permanently：永久重定向
  • 302 Found：临时重定向
  • 304 Not Modified：资源未修改，使用缓存

4xx（客户端错误状态码）

  • 400 Bad Request：请求参数错误
  • 401 Unauthorized：未授权，需要身份验证
  • 403 Forbidden：禁止访问
  • 404 Not Found：资源不存在

5xx（服务器错误状态码）

  • 500 Internal Server Error：服务器内部错误
  • 502 Bad Gateway：网关错误
  • 503 Service Unavailable：服务器暂时不可用
  • 504 Gateway Timeout：网关超时

六、HTTP版本演进

1. HTTP/1.0

  • 1996年发布
  • 每次请求都需要建立新的TCP连接
  • 不支持持久连接

2. HTTP/1.1

  • 1997年发布
  • 支持持久连接（Keep-Alive）
  • 支持管道化请求
  • 支持分块传输编码
  • 支持虚拟主机

3. HTTP/2

  • 2015年发布
  • 二进制分帧
  • 多路复用（一个TCP连接处理多个请求）
  • 头部压缩
  • 服务器推送

4. HTTP/3

  • 2022年发布
  • 基于QUIC协议（UDP的改进版）
  • 更快的连接建立
  • 更好的拥塞控制
  • 内置加密

七、HTTP协议的工作流程

  1. 建立连接：客户端通过TCP协议与服务器建立连接（默认端口80）
  2. 发送请求：客户端发送HTTP请求报文
  3. 处理请求：服务器解析请求并处理
  4. 返回响应：服务器发送HTTP响应报文
  5. 关闭连接：根据Connection头决定是否关闭连接

八、常见面试题

  1. HTTP和HTTPS的区别是什么？

    • HTTPS是HTTP的安全版本，通过SSL/TLS加密传输数据
    • HTTPS使用端口443，HTTP使用端口80
    • HTTPS需要CA证书，HTTP不需要

  2. GET和POST的区别是什么？

    • GET请求参数在URL中，POST在请求体中
    • GET请求有长度限制，POST没有
    • GET请求可缓存，POST不可
    • GET请求是幂等的，POST不是

  3. 什么是HTTP的无状态性？如何解决？

    • HTTP无状态是指服务器不保存客户端的状态信息
    • 解决方法：使用Cookie、Session、Token等机制

  4. HTTP状态码301和302有什么区别？

    • 301是永久重定向，搜索引擎会更新索引
    • 302是临时重定向，搜索引擎不会更新索引

九、总结

本集我们学习了HTTP协议的基础知识，包括：

  • HTTP协议的概念和特点
  • HTTP请求和响应的结构
  • 常见的HTTP方法和状态码
  • HTTP头信息的作用
  • HTTP版本的演进

HTTP协议是Web开发的基础，理解HTTP协议对于学习网络编程和Web开发至关重要。在后续的课程中，我们将学习如何使用Python的requests库来发送HTTP请求，以及如何构建自己的HTTP服务器。

练习题

  1. 简述HTTP请求的结构组成。
  2. 列举5个常见的HTTP状态码及其含义。
  3. 解释什么是HTTP的幂等性。
  4. 比较HTTP/1.1和HTTP/2的主要区别。
  5. 说明Cookie和Session的作用以及它们的区别。
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