HTTP

超文本传输​​协议（HTTP）是一个用于传输超媒体文档（例如 HTML）的应用层协议。它是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的，但也可以用于其他目的。HTTP 遵循经典的客户-服务模型，客户端打开一个连接以发出请求，然后等待它收到服务器端响应。HTTP 无状态协议，这意味着服务器不会在两个请求之间保留任何数据（状态）。该协议虽然通常基于 TCP/IP 层，但可以在任何可靠的传输层上使用；也就是说，不像 UDP，它是一个不会静默丢失消息的协议。RUDP——作为 UDP 的可靠化升级版本——是一种合适的替代选择。

客户端和服务端通过交换各自的消息（与数据流正好相反）进行交互。由像浏览器这样的客户端发出的消息叫做 requests，被服务端响应的消息叫做 responses。

HTTP被设计于20世纪90年代初期，是一种可扩展的协议。它是应用层的协议，通过tcp，或者是tls－加密的TCP连接来发送，理论上任何可靠的传输协议都可以使用。因为其良好的扩展性，时至今日，它不仅被用来传输超文本文档，还用来传输图片、视频或者向服务器发送如HTML表单这样的信息。HTTP还可以根据网页需求，仅获取部分Web文档内容更新网页。

基于HTTP的组件系统

HTTP是一个client-server协议：请求通过一个实体被发出，实体也就是用户代理。大多数情况下，这个用户代理都是指浏览器，当然它也可能是任何东西，比如一个爬取网页生成维护搜索引擎索引的机器爬虫。

每一个发送到服务器的请求，都会被服务器处理并返回一个消息，也就是response。在这个请求与响应之间，还有许许多多的被称为proxies的实体，他们的作用与表现各不相同，比如有些是网关，还有些是caches等。

实际上，在一个浏览器和处理请求的服务器之间，还有路由器、调制解调器等许多计算机。由于Web的层次设计，那些在网络层和传输层的细节都被隐藏起来了。HTTP位于最上层的应用层。虽然底层对于分析网络问题非常重要，但是大多都跟对HTTP的描述不相干。

客户端：user-agent

user-agent 就是任何能够为用户发起行为的工具。这个角色通常都是由浏览器来扮演。一些例外情况，比如是工程师使用的程序，以及Web开发人员调试应用程序。

浏览器总是作为发起一个请求的实体，他永远不是服务器（虽然近几年已经出现一些机制能够模拟由服务器发起的请求消息了）。

要展现一个网页，浏览器首先发送一个请求来获取页面的HTML文档，再解析文档中的资源信息发送其他请求，获取可执行脚本或CSS样式来进行页面布局渲染，以及一些其它页面资源（如图片和视频等）。然后，浏览器将这些资源整合到一起，展现出一个完整的文档，也就是网页。浏览器执行的脚本可以在之后的阶段获取更多资源，并相应地更新网页。

一个网页就是一个超文本文档。也就是说，有一部分显示的文本可能是链接，启动它（通常是鼠标的点击）就可以获取一个新的网页，使得用户可以控制客户端进行网上冲浪。浏览器来负责发送HTTP请求，并进一步解析HTTP返回的消息，以向用户提供明确的响应。

Web服务端

在上述通信过程的另一端，是由Web Server来服务并提供客户端所请求的文档。Server只是虚拟意义上代表一个机器：它可以是共享负载（负载均衡）的一组服务器组成的计算机集群，也可以是一种复杂的软件，通过向其他计算机（如缓存，数据库服务器，电子商务服务器 ...）发起请求来获取部分或全部资源。

Server 不一定是一台机器，但一个机器上可以装载的众多Servers。在HTTP/1.1 和host头部中，它们甚至可以共享同一个IP地址。

代理（Proxies）

在浏览器和服务器之间，有许多计算机和其他设备转发了HTTP消息。由于Web栈层次结构的原因，它们大多都出现在传输层、网络层和物理层上，对于HTTP应用层而言就是透明的，虽然它们可能会对应用层性能有重要影响。还有一部分是表现在应用层上的，被称为代理（Proxies）。代理（Proxies）既可以表现得透明，又可以不透明（“改变请求”会通过它们）。代理主要有如下几种作用：

• 缓存（可以是公开的也可以是私有的，像浏览器的缓存）
• 过滤（像反病毒扫描，家长控制...）
• 负载均衡（让多个服务器服务不同的请求）
• 认证（对不同资源进行权限管理）
• 日志记录（允许存储历史信息）

请求

HTTP请求的一个例子：

请求由以下元素组成：

• 一个HTTP的method，经常是由一个动词像get/post 或者一个名词像options,head来定义客户端的动作行为。通常客户端的操作都是获取资源（GET方法）或者发送form表单值（POST方法），虽然在一些情况下也会有其他操作。
• 要获取的资源的路径，通常是上下文中就很明显的元素资源的URL，它没有protocol （http://），domain（developer.mozilla.org），或是TCP的port（HTTP一般在80端口）。
• HTTP协议版本号。
• 为服务端表达其他信息的可选头部headers。
• 对于一些像POST这样的方法，报文的body就包含了发送的资源，这与响应报文的body类似。

响应

HTTP响应的一个例子：

 

响应报文包含了下面的元素：

• HTTP协议版本号。
• 一个状态码（status code），来告知对应请求执行成功或失败，以及失败的原因。
• 一个状态信息，这个信息是非权威的状态码描述信息，可以由服务端自行设定。
• HTTP headers，与请求头部类似。
• 可选项，比起请求报文，响应报文中更常见地包含获取的资源body。

Cookie

HTTP Cookie（也叫Web Cookie或浏览器Cookie）是服务器发送到用户浏览器并保存在本地的一小块数据，它会在浏览器下次向同一服务器再发起请求时被携带并发送到服务器上。通常，它用于告知服务端两个请求是否来自同一浏览器，如保持用户的登录状态。Cookie使基于无状态的HTTP协议记录稳定的状态信息成为了可能。

Cookie主要用于以下三个方面：

• 会话状态管理（如用户登录状态、购物车、游戏分数或其它需要记录的信息）
• 个性化设置（如用户自定义设置、主题等）
• 浏览器行为跟踪（如跟踪分析用户行为等）

Cookie曾一度用于客户端数据的存储，因当时并没有其它合适的存储办法而作为唯一的存储手段，但现在随着现代浏览器开始支持各种各样的存储方式，Cookie渐渐被淘汰。由于服务器指定Cookie后，浏览器的每次请求都会携带Cookie数据，会带来额外的性能开销（尤其是在移动环境下）。新的浏览器API已经允许开发者直接将数据存储到本地，如使用 
Web storage API （本地存储和会话存储）或 IndexedDB 。