HTTP协议

目录

URL

urlencode和urldecode

HTTP请求

HTTP方法

HTTP响应

HTTP状态码及描述

如何解包和向上交付

1.如何解包

2.如何向上交付

看——HTTP协议

返回 HTTP 响应

1.对HTTP请求解析

2.构建HTTP响应

HTTP的方法

HTTP handlet

HTTP 特性

---

http协议就是上层，也就是应用层协议，该协议为超文本传输协议，其中我们经常使用的链接就是 https 协议。

URL

URL就是网址，网址是分为几部分的：

1. http表示协议名

2. :// 后面是登录信息

3. @后面是域名

4. :后面是端口号，默认80

5. /是web根目录

6. ?后面是参数

urlencode和urldecode

在URL中式不能出现特殊字符的，如果出现了特殊字符是需要编码的，等到了对端是需要解码的。

例如：

？就会被转成3F，其实中文也是需要编码的！

而解码就是编码的逆向。

HTTP请求

在前面的协议那里，我们自己定了一个协议，我们自己定的协议也是应用层协议，而http协议也是应用层协议，本质上这两个协议是没什么区别的，但是我们自己定的协议是为了学习协议，而并不是为了超越！

既然是协议，那么一定是有请求就有响应，先看一下HTTP协议的请求：

http协议主要分为四部分：

1. 请求行

2. 请求报头

3. 空行

4. 正文

就是上面的这四部分，其中请求行里面有三个字段，每个字段使用空格隔开：

1. 请求方法：get put 一般就是这两种方法

2. URL：就是想要请求的资源路径，如果不带路径的话，那么就是默认web根目录

3. 协议/版本

还有后面的几个字段：

1. 请求报头：里面是有很多字段的，其中包括了 Content-Type: 表示传输的文本类型，还有 Content-Length: 表示正文的长度...

2. 空行：\r\n， 而上面的每一部分都使用 \r\n 隔开，而请求报头中也是有很多行的也使用 \r\n 隔开

3. 正文：正文就是需要传输的内容

HTTP方法

HTTP响应

http响应和http请求差不多，只有第一行是有区别的，http响应也是四部分：

1. 状态行

2. 响应报头

3. 空行

4. 正文

只有第一行是有区别的，第一行里面分为三部分：

1. 协议/版本

2. 状态码：其中状态码是有很多种的，如果是成功的话 200 表示 OK，还有就是常见的 404 表示没有该资源

3. 状态码描述：200 就是 OK，404 的描述就是 NotFound

HTTP状态码及描述

如何解包和向上交付

对于我们以后学习的协议，我们需要研究的是两个问题：

1.如何解包

下面有几个问题：

1.怎么把分开报头与有效载荷

在前面的HTTP协议中，我们知道HTTP协议中主要是四部分，正文在空行的后面，所以如果我们想要区分有效载荷和报头，空行前面的就是报头，而后面的就是有效载荷，所以通过空行，我们就可以分开报头与有效载荷。

2.怎么将正文全部读取完毕

在HTTP报头里面，有一个字段 Content-Length: 字段，该字段表示的就是正文的长度，所以通过该字段，我们可以将正文读取完

2.如何向上交付

因为这里是HTTP协议，也就是应用层协议，所以不需要关心向上交付，但是在后面的传输层协议，以及网络层，数据链路层都是需要关心如何向上交付的。

看——HTTP协议

下面，我们写一个代码来看一下HTTP协议：

这里我们会用到很多之前写过的东西，比如Sock类，还有其他的一些内容，下面我们就写一个代码，就是将读取到的数据打印出来：

下面的这个是 .hpp 文件

typedef std::function callBack_t;
​
class HttpServer
{
public:
    HttpServer(uint16_t port, callBack_t callBack)
        : _port(port), _callBack(callBack)
    {
        // 1. 创建套接字
        _listensock = _sock.Socket();
        log(INFO, "创建监听套接字成功~");
        // 2. bind
        _sock.Bind(_listensock, _port);
        log(INFO, "bind 成功~");
        // 3. 设置监听套接字
        _sock.Listen(_listensock);
        log(INFO, "设置监听套接字成功~");
    }
​
    void start()
    {
        struct sockaddr_in peer;
        socklen_t len;
        while (true)
        {
            int sock = _sock.Accept(_listensock, (struct sockaddr *)&peer, &len);
            log(INFO, "获取到一个新链接 sock: %d", sock);
            if (fork() == 0)
            {
                // 子进程关闭不需要的监听套接字
                close(_listensock);
                _callBack(sock);
                // 子进程执行结束，关闭掉 sock
                close(sock);
                exit(0);
            }
            // 父进程关闭掉 sock
            close(sock);
        }
    }
​
private:
    Sock _sock;           // 套接字接口
    uint16_t _port;       // 端口号
    callBack_t _callBack; // 回调函数
    int _listensock;
    static Log log;
};
​
Log HttpServer::log;

下面这个是 .cc 文件：

#include "httpServer.hpp"
#include 
#include 
#include 
#include "Usage.hpp"
#include 
#include "Util.hpp"
​
#define WWWROOT "./wwwroot"
​
void httpServer(int sockfd)
{
    char buffer[10240];
    ssize_t s = recv(sockfd, buffer, 10240, 0);
    if (s > 0)
    {
        buffer[s] = 0;
        std::cout << buffer << std::endl;
    }
}
​
int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(0);
    }
​
    std::unique_ptr sev(new HttpServer(atoi(argv[1]), httpServer));
    sev->start();
    return 0;
}

这里就是我们启动服务器，然后我们调用对应的方法，最后会执行 httpServer 函数，该函数会读取请求，然后打印出来。

结果：

[INFO] [2023-12-10 14:54:23]  获取到一个新链接 sock: 4
GET / HTTP/1.1 —— 这个就是请求行
Host: 60.204.198.212:8080 —— 从这行开始到
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9 —— 到这里中间都是请求报头
—— 这行是空行，因为没有正文，所以不显示

那么我们可以如何响应一个HTTP呢？

如果我们想响应一个，那么我们只需要在 httpServer 函数里面编写即可：

1. 我们先对读取到的内容做解析，我们将每一行的内容都拿出来。

2. 然后我们拿到请求行的文件路径，如果没有带路径那么就是默认是 / （表示web根目录）

3. 拿到文件路径后，我们打开文件，如果打开失败，说明没有该文件，我们就需要返回 404 表示NotFound

4. 打开成功后，我们读取文件内容，而文件内容就是正文

5. 后面可构建响应，其中响应的格式我们也说过了，我们在代码里面体现

返回 HTTP 响应

这里我们打算返回一个很简单的响应，hello world，我们通过 html 来返回：

void httpServer(int sockfd)
{
    char buffer[10240];
    ssize_t s = recv(sockfd, buffer, 10240, 0);
    if (s > 0)
    {
        buffer[s] = 0;
        std::cout << buffer << std::endl;
    }
    // 响应的状态行
    std::string response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
    // 空行
    response += "\r\n";
    // 正文
    response += "
hello world
";
    send(sockfd, response.c_str(), response.size(), 0);
}

结果：

我们就获取到了对应的数据。

下面我们还要做什么？我们可以在网络上随便找一些 html 的代码，然后放在一个特定的文件中，我们进行请求，看是否可以请求到内容：

1.对HTTP请求解析

既然是切分字符串，那么我们写一个函数，可以指定分隔符切割，将切割好的字符串放在一个 vector 的容器中，下面的这个函数就不介绍了：

#pragma once
#include 
#include 
#include 
​
​
class Util
{
public:
    static void cutString(const std::string& str, const std::string& sep, std::vector* out)
    {
        size_t start = 0;
        while(true)
        {
            ssize_t pos = str.find(sep, start);
            if(pos != start) out->push_back(str.substr(start, pos - start));
            if(pos == std::string::npos) break;
            start = pos + sep.size();
        }
    }
};

那么我们就可以开始切分：

void httpServer(int sockfd)
{
    char buffer[10240];
    ssize_t s = recv(sockfd, buffer, 10240, 0);
    if (s > 0)
    {
        buffer[s] = 0;
        std::cout << buffer << std::endl;
    }
​
    // 将每一行都读取出来
    std::vector httpLine;
    Util::cutString(buffer, "\r\n", &httpLine);
    for (auto &str : httpLine)
    {
        std::cout << ">" << str << std::endl;
    }
    std::cout << "\n";
    // 将第一行的 方法 URL 协议/版本 提取出来
    std::vector reqLine;
    Util::cutString(httpLine[0], " ", &reqLine);
    for (auto &str : reqLine)
    {
        std::cout << ">>" << str << std::endl;
    }
}

结果：

 对每一行的解析
>GET / HTTP/1.1
>Host: 60.204.198.212:8080
>Connection: keep-alive
>Cache-Control: max-age=0
>Upgrade-Insecure-Requests: 1
>User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
>Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7
>Accept-Encoding: gzip, deflate
>Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
>
 对第一行的解析
>>GET
>>/
>>HTTP/1.1

2.构建HTTP响应

解析完成后，我们就可以构建响应，如果有对应的文件，那么就是可以返回，将文件内容构建为响应的正文，如果没有文件，那么就是 404

void httpServer(int sockfd)
{
    char buffer[10240];
    ssize_t s = recv(sockfd, buffer, 10240, 0);
    if (s > 0)
    {
        buffer[s] = 0;
        std::cout << buffer << std::endl;
    }
​
    // 将每一行都读取出来
    std::vector httpLine;
    Util::cutString(buffer, "\r\n", &httpLine);
​
    // 将第一行的 方法 URL 协议/版本 提取出来
    std::vector reqLine;
    Util::cutString(httpLine[0], " ", &reqLine);
​
    // 构建http响应
    std::string httpResp;
    // 找到想打开是目标文件
    std::string filePath(reqLine[1]);
    // 对目标文件路径进行初始化
    filePath = WWWROOT + filePath; // WWWROOT 是宏 ./wwwroot
    // 定义 fstream 对象
    std::fstream in;
    // 打开文件
    in.open(filePath);
    // 判断是否打开文件成功
    if (!in.is_open())
    {
        // 打开失败，说明没有该文件
        httpResp = "http/1.1 404 NotFound\r\n";
        httpResp += "\r\n";
    }
    else
    {
        // 打开成功，文件的内容就是正文
        httpResp = "http/1.1 200 OK\r\n";
        httpResp += "\r\n";
        // body 是正文内容
        std::string body, line;
        while (std::getline(in, line))
        {
            body += line;
        }
        // http报头里面还有一项是正文长度
        // httpResp += "Content-Length:";
        // httpResp += std::to_string(body.size());
        httpResp += body;
    }
    send(sockfd, httpResp.c_str(), httpResp.size(), 0);
}

结果：

里面的 html 就是随便复制的，不需要关心。

上面，我们的HTTP响应里面没有带响应报头，里面只有状态行、空行、正文，其实现在的浏览器以及是很强大了，所以即使我们不带报头也是没问题，但是这里是实验，所以就不带了，因为响应报头里面的那些字段还是比较麻烦的。

HTTP的方法

我们上网一般有两种需求：

1.请求资源

2.上传资源

而HTTP协议中的方法有两种最为常用：GET POST

GET：表示从网络中获取资源。

POST：表示上传资源。

但是GET方法也可以上传资源，那么这两种方法有什么不同呢？

HEAD：表示获取响应的报头，正文不要，其中是有很多方法用户是无法使用的，所以一般我们使用的就是POST和GET，下面我们看一下这两种方法提交数据的区别。

如果测试GET和POST提交方法的区别，最好就是使用表单，下面我们也可以搜索一个简单的表单，来验证一下：

这就是一个超级简单的表单，这个只能用于提交数据，其中 action 后面就是提交后的数据交给哪一个资源，method 表示使用什么方法，下面先看一下表单的结果：

输入 zhangsan  123456 就是这样，所以我们现在提交一下

使用 get 方法提交后，我们看到 url 里面路径后面拼接上了我们的 username 和 pwd 这样的私密性就比较低了，那么我们下面使用 post 方法，只需要把 get 换为 post 即可

这是 post 方法提交后的结果，没有把账户和密码添加到后面

这就是这两种方法的区别，虽然说 get 方法也可以将数据提交给服务器，但是并不建议这样做，因为get方法是在url里面提交，所以一定是有限制的。

而post方法是通过正文提交的，所以不需要担心传输的大小，所以一般我们传输音频，视频等默认使用post方法提交。

HTTP handlet

handler 就是请求报头，请求报头有很多，但是我们不一定都要带，例如：没有正文的话，就可以不带 Content-Length 字段。所以我们可以不带，下面看几个常见的：

• Content-Type: 因为 HTTP 协议是超文本传输协议，所以我们是需要区分传输的类型的，所以该字段表示传输类型，传输类型里面有 .html 表示静态网页，.jpg 表示是图片...

• Content-Length: 表示是正文的长度，没有正文的话，可以不带

• Host: 表示主机ip及端口

• Connection: 表示连接方法，如果是 keep-alive 表示长连接

还有很多的 handler 有需要的可以自己查一下。

HTTP 特性

最后就是http的特点，http协议是超文本传输协议：

1. 速度快

2. 灵活

3. 无连接

4. 无状态

速度快就不需要解释了，那么为什么灵活？

在HTTP报头里面有一个 Content-Type的字段，表示传输的是什么类型，所以就是灵活。

还有就是无连接？为什么是无连接呢？HTTP协议的底层使用的是TCP协议，可是TCP协议是有连接的呀？这里就需要区分HTTP协议和TCP协议了，虽然TCP协议是有连接的，但是HTTP协议一般只会处理一个请求，然后就会断开连接，所以是无连接的，但是现在也是有长连接的，表示一直连接，所以HTTP协议是无连接的。

还有就是HTTP协议是无状态的，为什么说是无状态呢？无状态是什么意思？

无状态的意思就是，HTTP协议不会记录用户的状态信息，也就是HTTP协议不能区分用户是否来自同一台服务器，每一个请求都是独立的，而且HTTP协议也不会记录用户的历史信息。

既然不会记录历史信息，那么如果我们登录一个网站的时候，为什么我们下一次登录的时候，还是登录状态？不是说HTTP协议是无状态的吗？

虽然HTTP协议是无状态的，但是浏览器可以帮助记录。

在HTTP协议中有一个 cookie: 是请求带的请求报头 和 setcookie: 是响应带的表示设置 cookie 信息。

而当我们响应里面带了 Set-Cookie: 那么就会把 cookie 信息设置到对方的内存/文件里面，有了 cookie 信息就可以帮助我们HTTP协议可以记录，但是Cookie如果是文件的话，那么是不够隐私的，因为如果 cookie 在文件里面，那么别人打开 cookie 就可以看到我们的账号和密码，所以并不是单单采用 cookie 而是采用 cookie 和 session ，cookie 里面保存的是唯一值，而 session 里面才保存的是重要信息，而有了 cookie 里面的为一值就可以找到对应的 session 了，而 session 在服务器端，所以被别人看到的概率较低。

下面我们可以设置一下 cookie ，而当设置了 cookie ，当下一次请求的时候，会自动携带 cookie 信息。

我们以及在我们的代码里面设置了 cookie 信息，所以当我们新一次请求的时候，就会再一次协议。

结果：

        // 打开成功，文件的内容就是正文
        httpResp = "http/1.1 200 OK\r\n";
        // body 是正文内容
        std::string body, line;
        while (std::getline(in, line))
        {
            body += line;
        }
        httpResp += "Content-type: text/html\r\n";
        // http报头里面还有一项是正文长度
        httpResp += "Content-Length: ";
        httpResp += std::to_string(body.size()) + "\r\n";
        httpResp += "Set-Cookie: 我是一个 cookie 信息\r\n";
        // 空行
        httpResp += "\r\n";
        httpResp += body;

上面就是设置 cookie 截取的一段代码，倒数第四行就是将设置一个 cookie 的报头添加到响应中了，我们请求的时候，我们看一下是否会携带 cookie 信息。

结果：

GET /a/b/c/img/%E7%BA%A2%E7%9F%B3%E6%9E%974.jpg HTTP/1.1
Host: 60.204.198.212:8080
Connection: keep-alive
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
Accept: image/avif,image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8
Referer: http://60.204.198.212:8080/a/b/c/index.html
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cookie: 我是一个 cookie 信息; 我是一个 cookie 信息

这里就带上了我们设置的 cookie 信息。