【基础协议】HTTP/HTTPS协议及其工作流程

1 HTTP协议与HTTPS协议

1.1 HTTP协议概述

（1）定义：HTTP协议是超文本传输协议的缩写，英文是Hyper Text Transfer Protocol。它是从WEB服务器传输超文本标记语言(HTML)到本地浏览器的传送协议。
（2）作用：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。
（3）原理：

• 1）HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据的协议，传输的数据类型为HTML文件、图片文，查询结果等。
• 2）HTTP协议一般用于B/S架构（）。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。

（4）特点：

• 1）http协议支持客户端/服务端模式，也是一种请求/响应模式的协议。
• 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。
• 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。传输的类型由Content-Type加以标记。
• 无连接：限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完请求，并收到客户的应答后，即断开连接，但是却不利于客户端与服务器保持会话连接，为了弥补这种不足，产生了两项记录http状态的技术，一个叫做Cookie,一个叫做Session。
• 无状态：无状态是指协议对于事务处理没有记忆，后续处理需要前面的信息，则必须重传。

（5）缺点：

• 请求信息明文传输，容易被窃听截取。
• 数据的完整性未校验，容易被篡改。
• 没有验证对方身份，存在冒充危险。

1.2 HTTPS协议概述

（1）定义：HTTPS 协议（HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer）：一般理解为HTTP+SSL/TLS，通过 SSL证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信进行加密。
（2）SSL与TLS：

• 1）SSL（Secure Socket Layer，安全套接字层）：1994年为 Netscape 所研发，SSL 协议位于 TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。
• 2）TLS（Transport Layer Security，传输层安全）：其前身是 SSL，它最初的几个版本（SSL 1.0、SSL 2.0、SSL 3.0）由网景公司开发，1999年从 3.1 开始被 IETF 标准化并改名，发展至今已经有 TLS 1.0、TLS 1.1、TLS 1.2 三个版本。SSL3.0和TLS1.0由于存在安全漏洞，已经很少被使用到。TLS 1.3 改动会比较大，目前还在草案阶段，目前使用最广泛的是TLS 1.1、TLS 1.2。

（3）缺点：

• HTTPS协议多次握手，导致页面的加载时间延长近50%；
• HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗；
• 申请SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高。
• SSL涉及到的安全算法会消耗 CPU 资源，对服务器资源消耗较大。

1.3 HTTPS与HHTP区别

（1）HTTPS是HTTP协议的安全版本，HTTP协议的数据传输是明文的，是不安全的，HTTPS使用了SSL/TLS协议进行了加密处理。
（2）http和https使用连接方式不同，默认端口也不一样，http是80，https是443。

2 通信过程

2.1 HTTP通信过程

（1）浏览器建立与WEB服务器之间的连接；
（2）浏览器将请求数据打包（生成请求数据包）并发送给WEB服务器；
（3）WEB服务器将处理结果打包（生成相应数据包）并发给浏览器；
（4）WEB服务器关闭连接。

2.2 HTTPS通信过程

（1）首先客户端通过URL访问服务器建立SSL连接。
（2）服务端收到客户端请求后，会将网站支持的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
（3）客户端和服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
（4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
（5）服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
（6）服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。

2.3 代理服务器的影响

（1）无代理服务器。客户端给WEB服务器直接发送请求，并接收WEB服务器的应答。
（3）有代理服务器。客户端先给代理服务器发送请求，代理将请求转给WEB服务器，代理接收服务器的应答，并将应答转给客户端。在这个过程中，代理可以实现对请求和应答的修改。

3 URI和URL的区别

HTTP使用统一资源标识符（Uniform Resource Identifiers, URI）来传输数据和建立连接。
URI：Uniform Resource Identifier 统一资源标识符。是用来标示 一个具体的资源的，我们可以通过 URI 知道一个资源是什么。
URL：Uniform Resource Location 统一资源定位符。是用来定位具体的资源的，标示了一个具体的资源位置。互联网上的每个文件都有一个唯一的URL。

4 报文组成

4.1 Requeset请求报文

（1）请求报文的构成：一个HTTP请求报文由请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据4个部分组成

• 1）请求行：由三部分组成：请求方法、请求URL、协议/版本。例：GET /index.html HTTP/1.1。

• 2）请求头(Request Header)：请求头部由关键字/值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号“:”分隔。请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息，典型的请求头有：
  ①User-Agent：产生请求的浏览器类型。
  ②Accept：客户端可识别的内容类型列表。
  ③Host：请求的主机名，允许多个域名同处一个IP地址，即虚拟主机。
  

• 3）空行：请求头与请求体之间用一个空行隔开。发送回车符和换行符，通知服务器以下不再有请求头。

• 4）请求正文：要发送的数据(一般post方式会使用)。

（2）常见请求方法：

• OPTIONS：返回服务器针对特定资源所支持的HTTP请求方法。也可利用向Web服务器发送’*'的请求来测试服务器的功能性。
• HEAD：HEAD就像GET，只不过服务端接受到HEAD请求后只返回响应头，而不会发送响应内容。这一方法可以在不必传输整个响应内容的情况下，就可以获取包含在响应消息头中的元信息。
• GET：向特定的资源发出请求。
• POST：向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的创建和/或已有资源的修改。
• PUT：向指定资源位置上传其最新内容。
• DELETE：从服务器上删除资源。需要把要删除的资源的ID上传给服务器。
• 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。

（3）post和get的区别：

• 都包含请求头请求行，post多了请求body。
• get多用来查询，请求参数放在url中，不会对服务器上的内容产生作用
• post用来提交，如把账号密码放入body中。
• GET是直接添加到URL后面的，直接就可以在URL中看到内容，而POST是放在报文内部的，用户无法直接看到。
• GET提交的数据长度是有限制的，因为URL长度有限制，具体的长度限制视浏览器而定。而POST没有。

4.2 Reponse响应报文

（1）访问一个网页时，浏览器会向web服务器发出请求。此网页所在的服务器会返回一个包含HTTP状态码的信息头用以响应浏览器的请求。

（2）响应报文构成：HTTP响应也由三个部分组成，分别是：状态行、消息报头、响应正文

• 状态行：协议版本、数字形式的状态代码和状态描述，各元素之间以空格间隔。

• 响应头：包括服务器类型、日期、长度、内容类型等。
  

• 响应正文：浏览器会将实体内容中的数据取出来，形成页面。

（3）响应状态码：

• 1XX- 信息型，服务器收到请求，需要请求者继续操作。
• 2XX- 成功型，请求成功收到，理解并处理。
• 3XX - 重定向，需要进一步的操作以完成请求。
• 4XX - 客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求。
• 5XX - 服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误。

（4）常见状态码：

• 200 OK - 客户端请求成功
• 301 - 资源（网页等）被永久转移到其它URL
• 302 - 临时跳转
• 400 Bad Request - 客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
• 401 Unauthorized - 请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
• 404 - 请求资源不存在，可能是输入了错误的URL
• 500 - 服务器内部发生了不可预期的错误
• 503 Server Unavailable - 服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常。

4.3 浏览器报文查看

查看网页报文。在浏览器按F12，查看网页源码，可以按以下步骤查看通信报文情况。

5 归纳

（1）了解HTTP/HTTPS的联系与区别及各自的优缺点。
（2）对比了解HTTP/HTTPS的通信过程。
（3）了解URI与URL的定义及区别。
（4）对比了解Requeset请求报文和Reponse响应报文的组成。

参考文章

[1] 《HTTP请求报文和HTTP响应报文》
[2] 《第二天数据包拓展》
[3] 《【基础补充】http/https协议及通信过程》