计算机网络--应用层(http)
今天我们正式来介绍计算机网络协议的第一层--应用层(http协议)。当然，针对https协议博主在下一篇博客再来讲解，毕竟https是针对网络安全工程师来说是比较重要的，博主是后端开发的，所以今天着重介绍http协议。
目录
再谈OSI七层协议中上三层
认识URL
urlencode和urldecode
HTTP协议格式
Http.cc
Sock.hpp
编辑 HTTP的方法
在Linux终端访问
Http代码验证GET方法
stat函数
Http.cc
Sock.hpp
./WWWROOT/index.html
Http代码验证POST方法
Http.cc
Sock.hpp
./WWWROOT/index.html
GET和POST方法总结
第一批结论：概念问题
第二批结论：区别
第三批结论：如何选择
HTTP的状态码
301永久重定向
Location
Http.cc
302/307临时重定向
HTTP常见的Header
Connect中长链接&&短连接
session
再谈OSI七层协议中上三层
还记得博主上一篇博客写的CS模式的网络在线版本计算器吗，本质就是一个应用层网络服务。
http协议，本质在定位上 和博主上次写的网络计算器没有区别，都是应用层协议。
像网络通信、序列化和反序列化、协议细节在http协议内部，它都要实现。
认识URL
我们请求的图片，html，css，js，视频，音频，标签，文档等这些都称之为"资源"。在服务器后台，是用Linux做的。
我们也知道，IP + Port唯一的确定一个进程，但是无法唯一的确认一个资源！公网IP地址是唯一确认一台主机的，而我们所谓的网络"资源"，都一定是存在于网络中的一台Linux机器上！Linux或者传统的操作系统，保存资源的方式，都是以文件的方式保存的。单Linux系统，标识一个唯一资源的方式，是通过路径！
所以，IP + Linux路径，就可以唯一的确认一个网络资源。
接下来，我们来认识一下URL。
注意：/data/# games 中的 / 不是根目录，而是web根目录的首页，这个在后面我们来验证。
所以URL就是我们平常所说的网址，通过URL，那么就可以IP+Linux路径，来确认网络中唯一的一个资源。
urlencode和urldecode
像 / ? : 等这样的字符, 已经被url当做特殊意义理解了。因此这些字符不能随意出现。
比如, 某个参数中需要带有这些特殊字符, 就必须先对特殊字符进行转义。
转义的规则如下：
将需要转码的字符转为16进制，然后从右到左，取4位(不足4位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成%XY格式。
举个栗子：
从上面我们发现+就被处理成了%2B。
同时对于解码，我们可以使用网页在线解码工具：
这个呢就不是重点了，有兴趣的朋友可以在网上搜~
HTTP协议格式
简化认识：
无论是请求还是响应，基本上http都是按照行(\n)为单位进行构建请求或者相应的！
无论是请求还是相应，几乎都是由3或者4部分组成。
博主画个图来形象展示一下：
思考1：http如何解包，如何封装，如何分用？
解包和封装都是使用空行(特殊字符来实现的)，用空行将长字符串一分为二。
至于如何分用的问题，不是http解决的，是具体的应用代码解决，http需要有接口来帮助上层获取参数。
思考2：http请求或者响应，是如何被读取的？http请求是如何被发送的？
我们可以把上面的问题转换成http request和http response被如何看待，我们可以把请求和响应整体看作是一个大的字符串！！！
形如：
思考3：如何理解普通用户的上网行为？是为了简单吗？
1、向目标服务器上传你的数据。
2、从目标服务器拿到你要的资源。
这其实就是IO的过程。
我们来写个代码来看一下Http的响应格式：
Http.cc
#include "Sock.hpp"
#include
#include
using namespace std;
void* HandlerHttpRequest(void* args)
{
//Htttp协议，如果自己写的话，本质是我们根据协议内容，来进行文本分析
int sock = *(int*)args;
delete (int*)args;
pthread_detach(pthread_self());
#define SIZE 1024*10
char buffer[SIZE];
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
ssize_t s = recv(sock, buffer, sizeof(buffer)-1, 0);
if(s > 0)
{
buffer[s] = 0;
cout << buffer;//查看http的请求格式!
//要构建响应，必须有协议!
string http_response = "http/1.0 200 OK\n"; //协议版本 + 状态码 + 状态码描述
http_response += "Content-Type: text/plain\n"; //text/plain 正文是普通的文本
http_response += "\n"; //传说中的空行
http_response += "hello world, hello cyq!"; //正文
send(sock, http_response.c_str(), http_response.size(), 0);
}
close(sock);
return nullptr;
}
void Usage(string proc)
{
cout << "Usage: " << proc << "port" << endl;
}
// ./Http port
int main(int args, char* argv[])
{
if(args != 2)
{
Usage(argv[0]);
return -1;
}
uint16_t port = atoi(argv[1]);
int listen_sock = Sock::Socket();
Sock::Bind(listen_sock, port);
Sock::Listen(listen_sock);
for(;;)
{
int sock = Sock::Accept(listen_sock);
if(sock > 0)
{
pthread_t tid;
int* parm = new int(sock);
pthread_create(&tid, nullptr, HandlerHttpRequest, (void*)parm);
}
}
return 0;
} Sock.hpp
#pragma once
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class Sock
{
public:
static int Socket()
{
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sock < 0)
{
cerr << "socket err" << endl;
exit(2);
}
return sock;
}
static void Bind(int sock, uint16_t port)
{
struct sockaddr_in local;
memset(&local, 0, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(port);
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; //服务端 ip地址
if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) < 0)
{
cerr << "bind error" << endl;
exit(3);
}
}
static void Listen(int sock)
{
if(listen(sock, 5) < 0)
{
cerr << "listen error" << endl;
exit(4);
}
}
static int Accept(int sock)
{
struct sockaddr_in peer; //输出型参数
socklen_t len = sizeof(peer);
int fd = accept(sock, (struct sockaddr*)&peer, &len);
if(fd >= 0)
{
return fd;
}
return -1;
}
static void Connect(int sock, string ip, uint16_t port)
{
struct sockaddr_in server;
memset(&server, 0, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = htons(port);
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str()); //字符串转整型
if(connect(sock, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server)) == 0)
{
cout << "Connect Success" << endl;
}
else
{
cout << "Connect failed" << endl;
exit(5);
}
}
}; 实验结果：
我们看一下服务端给客户端的响应：
我们来看一下客户端的请求：
HTTP的方法
HTTP的方法有很多，在这里我们只需要学会GET和POST方法就可以了。
在Linux终端访问
注意：GET / HTTP/1.0 中的第一个/不是表示根目录，而是请求该网站的首页(web根目录)。即：index.html或index.htm。
如图所示：
Http代码验证GET方法
stat函数
const char* payh：文件路径
struct stat* buf：输出型参数，我们可以得到以下文件的属性信息。
在这里我们使用这个系统调用来计算一个文本的大小。
Http.cc
#include "Sock.hpp"
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define WWWROOT "./WWWROOT/"
#define HOME_PAGE "index.html"
void* HandlerHttpRequest(void* args)
{
//Htttp协议，如果自己写的话，本质是我们根据协议内容，来进行文本分析
int sock = *(int*)args;
delete (int*)args;
pthread_detach(pthread_self());
#define SIZE 1024*10
char buffer[SIZE];
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
ssize_t s = recv(sock, buffer, sizeof(buffer)-1, 0);
if(s > 0)
{
buffer[s] = 0; //打印客户端请求
cout << buffer;
string html_file = WWWROOT;
html_file += HOME_PAGE;
struct stat st;
stat(html_file.c_str(), &st); //计算index.html文件大小
//构建响应
//返回的时候，不仅仅是返回正文网页信息，而且还要包括http的请求
string http_response = "http/1.0 200 OK\n";
//正文部分的数据类型
http_response += "Content-Type: text/html; charset=utf8\n";
http_response += "Content-Length: ";
http_response += to_string(st.st_size); //取出结构体中的这个变量
http_response += "\n";
http_response += "\n"; //空行
//接下来才是正文
ifstream in(html_file);
if(!in.is_open())
{
cerr << "open html error!" << endl;
}
else
{
string content;
string line;
while(getline(in, line)) //可以读\n
{
content += line;
}
http_response += content;
in.close();
send(sock, http_response.c_str(), http_response.size(), 0);
}
}
close(sock);
return nullptr;
}
void Usage(string proc)
{
cout << "Usage: " << proc << "port" << endl;
}
// ./Http port
int main(int args, char* argv[])
{
if(args != 2)
{
Usage(argv[0]);
return -1;
}
uint16_t port = atoi(argv[1]);
int listen_sock = Sock::Socket();
Sock::Bind(listen_sock, port);
Sock::Listen(listen_sock);
for(;;)
{
int sock = Sock::Accept(listen_sock);
if(sock > 0)
{
pthread_t tid;
int* parm = new int(sock);
pthread_create(&tid, nullptr, HandlerHttpRequest, (void*)parm);
}
}
return 0;
} Sock.hpp
这一片段代码上面有，就不赋值过来了~
./WWWROOT/index.html
hello 我是首页!
hello 我是表单!
运行结果&&现象：
Http代码验证POST方法
Http.cc
和上面代码一样，这里就不复制了~
Sock.hpp
和上面代码一样，这里就不复制了~
./WWWROOT/index.html
hello 我是首页!
hello 我是表单!
前端页面代码，我们将GET方法改为POST方法。
运行结果&&现象：
注意，我们写的前端代码，作为正文响应给浏览器，浏览器会自动解析前端页面代码，这个就不需要我们去关系了。
GET和POST方法总结
第一批结论：概念问题
GET：方法叫做，获取，是最长用的方法，默认一般获取所有的网页，都是GET方法，但是如果GET是要提交参数（它能的！！），通过URL进行参数拼接，从而提交给server端。
POST：方法叫做，推送，是提交参数比较常用的方法，但是如果要提交参数，一般是通过正文部分提交的，但是不要忘记，Content-Length：XXX表示参数的长度。
第二批结论：区别
提交参数的位置不同。
1、参数提交的位置不同，POST方法比较私密(注意，私密 != 安全。安全一般是指经过加密处理的)，不会回显到浏览器的url输入框中！get方法不私密，会将重要信息回显到url的输入框中，增加了被盗取的风险。
2、GET是通过url传参的，而url是有大小限制的！和具体浏览器有关。
POST方法是通过正文部分传参的，一般没有大小限制的。
第三批结论：如何选择
1、GET：如果要提交的参数不敏感、数量非常小，可以采用GET。
2、否则，就使用POST方法
总之，GET方法既可以获取参数，也可以提交参数。POST方法用来提交参数。
HTTP的状态码
最常见的状态码, 比如
200(OK)：表示请求成功。
404(Not Found)：请求的资源不存在。
403(Forbidden)：一般在公司内网访问某些资源时权限被禁止。
302(Redirect, 重定向)：临时重定向，除此之外还有307。
301：表示永久重定向
504(Bad Gateway) ：服务器内部错误的状态码。
针对上面的状态码，我们着重讲解3XX形式的状态码。
301永久重定向
Location
搭配3xx状态码使用, 告诉客户端接下来要去哪里访问。该字段用于响应报头中。
我们写一段代码来演示一下：
Http.cc
#include "Sock.hpp"
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
#define WWWROOT "./WWWROOT/"
#define HOME_PAGE "index.html"
void* HandlerHttpRequest(void* args)
{
//Htttp协议，如果自己写的话，本质是我们根据协议内容，来进行文本分析
int sock = *(int*)args;
delete (int*)args;
pthread_detach(pthread_self());
#define SIZE 1024*10
char buffer[SIZE];
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
ssize_t s = recv(sock, buffer, sizeof(buffer)-1, 0);
if(s > 0)
{
buffer[s] = 0;
cout << buffer;
string response = "http/1.1 301 Permanently moved\n"; //状态行
response += "Location: https://www.qq.com/\n"; //server告诉浏览器去新的地址
response += "\n";
send(sock, response.c_str(), response.size(), 0);
}
close(sock);
return nullptr;
}
void Usage(string proc)
{
cout << "Usage: " << proc << "port" << endl;
}
// ./Http port
int main(int args, char* argv[])
{
if(args != 2)
{
Usage(argv[0]);
return -1;
}
uint16_t port = atoi(argv[1]);
int listen_sock = Sock::Socket();
Sock::Bind(listen_sock, port);
Sock::Listen(listen_sock);
for(;;)
{
int sock = Sock::Accept(listen_sock);
if(sock > 0)
{
pthread_t tid;
int* parm = new int(sock);
pthread_create(&tid, nullptr, HandlerHttpRequest, (void*)parm);
}
}
return 0;
} 其他部分代码是不改变的，原来打开的网页内容时表单内容，现在我们给它重定向到qq官网中去。
演示结果：
302/307临时重定向
对于Http.cc模块，我们只修改部分代码：
HTTP常见的Header
Content-Type: 数据类型(text/html等)
Content-Length: Body的长度，帮助我们读取到完整的http请求or响应。同时，能够做到将报头和有效载荷进行分离(解包)。如果报头中没有该自描述字段，说明它就没有正文！
Host: 客户端告知服务器, 所请求的资源是在哪个主机的哪个端口上;
User-Agent: 声明用户的操作系统和浏览器版本信息;
referer: 当前页面是从哪个页面跳转过来的;
location: 搭配3xx状态码使用, 告诉客户端接下来要去哪里访问;
Cookie: 用于在客户端存储少量信息. 通常用于实现会话(session)的功能Connect：keep-alive长链接， close表示短连接
Set-Cookie：Key=value，服务端告诉客户端设置cookie文件来保存用户信息。
Connect中长链接&&短连接
http/1.0采用的网络请求的方案是短链接；http/1.1及以后采用的方案是长链接。
短链接的过程：
访问一个由多个元素构成的网页的时候,http/1.0，就需要多次进行http请求，http协议是基于tcp协议的，tcp要通信：建立链接 -> 传输数据 -> 断开链接
对于大型网站而言，是需要进行很多次上面的请求过程，这是非常耗时的！
长链接的过程：
http/1.1支持长链接，通过长链接就可以通过一次链接把要访问的资源一起加载完成。
好处：通过减少频繁建立tcp链接，来达到提高效率的目的！
cookie && session
经验：我们登录一次某个网站后，当我们进行各种页面跳转的时候，网站是认识我的，本质其实就是进行的各种http请求照样认识我！
但是有一个很重要的概念：http协议是一种无状态的协议。(无状态协议的有点是简单)
这时候就出现矛盾了，既然http是一种无状态的协议，那么每一次http请求对上下文是不记录的，不会获取历史请求信息，那么，为什么我们进行各种页面跳转的时候，网站竟然是认识我的？实际上这并不是http协议本身要解决的问题。而是http可以提供一些技术支持，来保证网站具有"会话保持"的功能。
cookie
1、浏览器：cookie其实是一个文件，该文件里面保存的是我们用户的私密信息(往往是用户名和密码)。
2、http协议：一旦该网站对应有cookie，再发起任何请求的时候，都会自动在request中携带该cookie信息！！
单纯使用cookie带来的问题
如果别人盗取我们cookie文件，别人
1、可以以我的身份进行认证访问特定的资源。
2、如果保存的是我们用户名密码，那么就非常糟糕了！！！
单纯使用cookie是具有一定的安全隐患的。
所以又引入了session技术，注意，有session并不代表我们不用cookie，实际中，这两个技术是相辅相成的。
session
核心思路就是：将用户的私密信息，保存在服务器端。
所以，在后续的http请求中，都会由浏览器自动携带cookie内容->当前用户的session id。
后续，server依旧可以做到认识client，这是一种保持会话的功能！！
但是，我们还有cookie文件被泄露的风险啊！！是的！！但是这是无法避免的，就好比这个世界上没有绝对的黑与白一样。网络安全工程师和黑客之间就是在不断地博弈过程中，相互进步。虽然被泄露的风险还存在，但是也有衍生出一些防御方案。
例如：现在的许多网站或者qq、微信登录会自动检测当前IP，如果是异地登录，那么服务端就会清除session中对应的ID文件，并让用户再次认证。随着移动设备--手机的出现，出现了短信认证、新设备登录认证等等。所以，防止cookie文件不被盗取，就尽量不要点击不明链接，因为我们既然自己可以找到自己的cookie文件，那么别人通过恶意脚本程序也是可以找到的，这也是不安全的~
本质上，cookie和session技术，是为了提高用户访问网站或者平台的体验！
看到这里，给博主点个赞吧~
