计算机网络系列博文——目录
Web(World Wide Web)
20世纪90年代初
因特网应用
Web应用的组成
- 文档格式标准 HTML
- Web浏览器
- Web服务器
- 应用层协议HTTP
网页(Web Page)
由对象组成。对象是一个文件，如HTML文件，JPEG图像，Java程序，视频片段等。
对象可通过一个URL地址寻址。
Web页面常由一个HTML基本文件和多个引用对象构成。
URL地址
URL(Uniform Resoure Locator)：统一资源定位器 RFC1738
Scheme://host:port/path
用以寻址Web对象
由一个存放对象的服务器主机名和对象路径名构成。
超文本传输协议(HyperText Transfer Protocol,HTTP)
HTTP 由客户端程序和服务端程序实现，二者通过交换HTTP报文会话。
HTTP规范定义了HTTP客户端和服务端之间的通信协议。
Web浏览器实现HTTP客户端,请求、接收、展示Web对象
Web服务器实现HTTP服务端,响应客户的请求，发送对象
HTTP使用TCP作为支撑运输层协议。
端口：80
无状态协议 服务器不保存关于客户的任何信息
服务器向客户发送被请求的文件，而不存储任何关于客户的状态信息。
往返时间（Round-Trip Time,RTT)
一个短分组从客户到服务器然后再返回客户所花费的时间。
非持续连接
某客户和服务器的一次会话中，每个请求/响应对通过一个单独的TCP连接传输
HTTP 1.0版本使用非持续性连接
串行非持续连接
对多个待获得的web对象，客户端一次只请求一个对象，待前一个对象接收完毕后再发送对下一个对象的请求。
时间分析
- 为请求一个小web对象(对象传输时间可忽略)，需要消耗两个RTT时间。第一个RTT执行TCP握手的前两部分，第二个RTT结合TCP握手的第三部分发送请求报文，接收响应报文。
- 请求一个引用a个小web对象的小基本web对象需要耗时个RTT
并行非持续连接
浏览器通常支持并行的TCP连接。并行TCP连接数通常为5~10个。
对多个待获得的web对象，客户端一次可同时建立多个TCP连接，以同时请求多个web对象。
时间分析
- 建立TCP连接并获得小基本web文档需要两个RTT。若在浏览器并行能力之内，被引用的多个小web对象可同时获得，需要两个RTT。共4个RTT。
持续连接
某客户和服务器的一次会话中，所有请求/响应对经同一TCP连接传输
HTTP 1.1版本在默认方式下采用持续连接，但也可由客户端/服务器配置为非持续连接。
无流水(pipelining)的持久性连接
客户端只有收到前一个响应后才发送新的请求
可理解为同个TCP内的串行
时间分析
- 建立TCP连接并获得小基本web文档需要两个RTT。每个被引用的小web对象耗时1个RTT。
- 请求一个引用a个小web对象的小基本web对象需要耗时个RTT
带有流水机制的持久性连接
客户端只要遇到一个引用对象就尽快发出请求
可理解为同个TCP内的并行
HTTP 1.1的默认选项
时间分析
- 理想情况下，收到所有的引用对象只需耗时约1个RTT
- 请求一个引用a个小web对象的小基本web对象需要耗时个RTT
TCP 三次握手
1.客户向服务器发送一个小TCP报文段；
2.服务器用一个小TCP报文段做出确认和响应；
3.客户向服务器返回确认和一个HTTP请求报文；
4.服务器返回相应HTML文件;
HTTP报文格式
HTTP规范
RFC 1945 , RFC 2616
用ASCII文本书写
HTTP协议有两类消息，请求消息(request)和响应消息(response)
HTTP 请求报文
请求行 HTTP请求报文的第一行
- 方法字段 值可用为：GET POST HEAD PUT DELETE ； 绝大多数HTTP请求报文使用GET方法
- URL字段 请求对象的标识
- HTTP版本字段
方法
- GET方法 请求一个对象
- POST方法 提交表单
- HEAD方法 类GET，但返回特殊的响应报文(无实体体)，而非所请求的对象，常用于调试
- PUT方法 用户上传对象到指定Web服务器的指定目录
- DELETE方法 允许用户删除Web服务器上的对象
首部行 请求行后继的其它行，包含一些会话信息
空行 回车换行，分隔首部行和实体体
实体体(entity body)
GET方法下实体体为空
POST方法下实体体包含表单信息
HTTP 响应报文
状态行
- 协议版本字段
- 状态码
- 状态信息
常见状态码
- 200 OK
- 301 Moved Permanently
- 400 Bad Request
- 404 Not Found
- 505 HTTP Version Not Supported
首部行
空行
实体体
包含了所请求的对象
cookie
HTTP是无状态协议，但cookie技术允许服务器识别用户
cookie在无状态的HTTP之上建立一个用户会话层
参见 [RFC 6265]
cookie组件
- HTTP响应报文中的cookie首部行
- HTTP请求报文中的cookie首部行
- 用户端系统中保留一个cookie文件，由浏览器管理
- Web站点中的后台数据库
cookie技术的争议在于它可能泄露用户的隐私
Web缓存器（代理服务器）
代表原Web服务器来响应HTTP请求的网络实体
- Web缓冲器的存储空间保存最近请求过的对象的副本
- 可以配置用户浏览器，使得HTTP请求首先指向Web缓冲器
Web缓冲器通常由ISP购买并安装
条件GET方法
允许缓存器证实其缓存的副本是新的。
如果缓存器有web对象最新的版本，则初始服务器不需要向缓存器发送该web对象
在HTTP请求消息中声明所持有版本的日期
If-modified-since:
如果缓存的版本是最新的，则响应消息中不包含对象
HTTP/1.0 304 Not Modified
web缓存工作机制
- 浏览器向web缓存器请求web对象A,若该请求缓存未命中，则缓存器向存放A的初始服务器请求web对象A并缓存之，而后将对象A发送给浏览器。
注意初始服务器给缓存器的响应报文中包括首部行:Last-Modified:date 1，该行说明了对象A上次被修改的时间。 - 一定时间后，浏览器再次向web缓存器请求web对象A,该请求缓存命中，且浏览器注意到A的上次修改时间为date 1。
缓存器向初始服务器发送条件GET请求，该请求在对web对象A的普通请求基础上添加了首部行：If-Modified-Since:date 1。 - 初始服务器收到缓存器的条件GET请求，检查在date 1后该对象有无修改，若有修改，发送新的对象A并附上最近一次修改的时间。若未修改，发送带有 304 Not Modified 状态行的响应报文，且该报文实体体为空。
- 缓存器接收到初始服务器响应后，给浏览器发送相应对象A。
缓存机制优点
- web缓存器可大大减少对客户请求的响应时间，特别是当客户与初始服务器间的瓶颈带宽远低于客户与web缓存器间的瓶颈带宽时。
- 大大减少一个机构的接入链路到因特网的通信流量以降低费用
- 从整体上，大大减小因特网上的Web流量，实现有效的内容分发
内容分发网络（Content Distribution Network,CDN）
基于缓存器技术，CDN公司在因特网上安装许多地理上分散的缓存器，使得大流量本地化。
有共享CDN(Akamai,Limelight)，专用CDN（谷歌，微软）