图解HTTP学习笔记——第一章

声明：

本博客是本人在学习《图解 HTTP》后整理的笔记，旨在方便复习和回顾，并非用作商业用途。

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了解 Web 及网络基础

1.1 使用 HTTP 协议访问 Web

根据  Web 浏览器地址栏中指定的 URL ，Web 浏览器从 Web 服务器端获取文件资源（resource）等信息，从而显示出 Web 页面。

客户端（client）—— 类似于通过发送请求获取服务器资源的 Web 浏览器

Web 使用一种名为 HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）的协议作为规范，完成从客户端到服务器端等一系列运作流程。

协议 —— 规则的约定

1.2 HTTP 的诞生

1.2.1 为知识共享而规划 Web

最初设想的基本理念是：借助多文档之间相互关联形成的超文本（HyperText），连成可相互参阅的 WWW（World Wide Web，万维网）。

现在已提出了3 项 WWW 构建技术，分别是：

（1）把 SGML（Standard Generalized Markup Language，标准通用标记语言）作为页面的文本标 记语言的 HTML（HyperText Markup Language，超文本标记语言）；

（2）作为文档传递协议的 HTTP；

（3）指定文档所在地址的 URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）。

WWW 这一名称，是 Web 浏览器当年用来浏览超文本的客户端应用程序时的名称。现在则用来表示这一系列的集合，也可简称为 Web 。

1.3 网络基础 TCP/IP

通常使用的网络（包括互联网）是在 TCP/IP 协议族的基础上运作的。而 HTTP 属于它内部的一个子集。

1.3.1 TCP/IP 协议族

计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。

协议中存在各式各样的内容。从电缆的规格到IP地址的选定方法、寻找异地用户的方法、双方建立通信的顺序，以及 Web 页面显示需要处理的步骤等。

像这样把与互联网相关联的协议集合起来总称为 TCP/IP 。

1.3.2 TCP/IP 的分层管理

TCP/IP 协议族按层次分别分为以下 4 层：应用层、传输层、网络层和数据链路层。

TCP/IP 层次化的优点：如果互联网只由一个协议统筹，某个地方需要改变设计时，就必须把所有部分整体替换掉。而分层之后只需把变动的层替换掉即可。把各层之间的接口部分规划好之后，每个层次内部的设计就能够自由改动了。值得一提的是，层次化之后，设计也变得相对简单了。处于应用层上的应用可以只考虑分派给自己的任务，而不需要弄清对方在地球上哪个地方、对方的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达等问题。

TCP/IP 协议族各层的作用如下。

应用层：决定了向用户提供应用服务时通信的活动。应用服务例如 FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）和 DNS（Domain Name System，域名系统）服务。

传输层：对上层应用层，提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和 UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）。

网络层：用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径（所谓的传输路线）到达对方计算机，并把数据包传送给对方。与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

链路层（又名数据链路层，网络接口层） ：用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（Network Interface Card，网络适配器，即网卡），及光纤等物理可见部分（还包括连接器等一切传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

1.3.3 TCP/IP 通信传输流

利用 TCP/IP协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走，接收端则从链路层往应用层上走。

发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层时会把对应的首部消去。 这种把数据信息包装起来的做法称为封装（encapsulate）。

1.4 与 HTTP 关系密切的协议 : IP、TCP 和 DNS

1.4.1 负责传输的 IP 协议

按层次分，IP（Internet Protocol）网际协议位于网络层。

IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC 地址（Media Access Control Address）。

IP 地址指明了节点被分配到的地址，MAC 地址是指网卡所属的固定地址。IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。IP 地址可变换，但 MAC 地址基本上不会更改。

使用 ARP 协议凭借 MAC地址进行通信 IP 间的通信依赖 MAC 地址。

在网络上，通信的双方在同一局域网 （LAN）内的情况是很少的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的 MAC 地址来搜索下一个中转目标。

这时，会采用 ARP 协议（Address Resolution Protocol）。ARP 是一种用以解析地址的协议，根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址。

没有人能够全面掌握互联网中的传输状况在到达通信目标前的中转过程中，那些计算机和路由器等网络设备只能获悉很粗略的传输路线。 这种机制称为路由选择（routing），无论哪台计算机、哪台网络设备，它们都无法全面掌握互联网中的细节。

1.4.2 确保可靠性的 TCP 协议

按层次分，TCP 位于传输层，提供可靠的字节流服务。

所谓的字节流服务（Byte Stream Service）是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment）为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。也就是说， TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。 确保数据能到达目标为了准确无误地将数据送达目标处，TCP 协议采用了三次握手 （three-way handshaking）策略。用 TCP 协议把数据包送出去后，TCP 不会对传送后的情况置之不理，它一定会向对方确认是否成功送达。

握手过程中使用了 TCP 的标志（flag）—— SYN（synchronize） 和 ACK（acknowledgement）。 发送端首先发送一个带 SYN 标志的数据包给对方。接收端收到后， 回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再回传一个带 ACK 标志的数据包，代表“握手”结束。 若在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP 协议会再次以相同的顺序发 送相同的数据包。

1.5 负责域名解析的 DNS 服务

DNS（Domain Name System）服务是和 HTTP 协议一样位于应用层的协议。它提供域名到 IP 地址之间的解析服务。 

DNS 协议提供通过域名 查找 IP 地址，或逆向从 IP 地址反查域名的服务。

1.6 各种协议与 HTTP 协议的关系

1.7 URI 和 URL 

URL（Uniform Resource Identifier）正是使用 Web 浏览器等 访问 Web 页面时需要输入的网页地址。

1.7.1 统一资源标识符

Uniform 规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源，而不用根据上下文环境来识别资源指定的访问方式。另外，加入新增的协议方案（如 http: 或 ftp:）也更容易。

Resource 资源的定义是“可标识的任何东西”。除了文档、文件、图像或服务等能够区别于其他类型的，全都可作为资源。另外，资源不仅可以是单一的，也可以是多数的集合体。

Identifier 表示可标识的对象。也称为标识符。

综上所述，URI 就是由某个协议方案表示的资源的定位标识符。协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称。

URI 用字符串标识某一互联网资源，而 URL表示资源的地点（互联网上所处的位置）。即 URL是 URI 的子集。

1.7.2 URI 格式

协议方案名：使用 http: 或 https: 等协议方案名获取访问资源时要指定协议类型。不区分字母大小写，最后附一个冒号（:）。也可使用 data: 或 javascript: 这类指定数据或脚本程序的方案名。

登录信息（认证） ：指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时必要的登录信息，可选项。

服务器地址：使用绝对 URI 必须指定待访问的服务器地址。地址可以是类似 DNS 可解析的名称，或是 IPv4 地址名，还可以是IPv6 地址名。

服务器端口号：指定服务器连接的网络端口号。若用户省略则自动使用默认端口号，可选项。

带层次的文件路径：指定服务器上的文件路径来定位特指的资源。

查询字符串：针对已指定的文件路径内的资源，可以使用查询字符串传入任意参数，可选项。

片段标识符：使用片段标识符通常可标记出已获取资源中的子资源，可选项。