Linux学习之路-http通信原理

http通信原理

 

应用通讯的基本模型分析

基本通讯流程：

        客户端http应用使用本机IP+随机注册生成的TCP端口，形成套接字socket，调用系统socket api 再经过网络层、数据链路层、物理层层层封装，把数据送达请求的服务器，经过层层解封，送达对应的http服务监听的套接字socket监听的相应的端口上。

 

期间涉及到的N种技术：

(1)TCP和UDP协议

    TCP特点：

        a.面向连接：收发数居前必须和对方建立可靠连接，一个连接必须经过3次握手

        简单过程：

        主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。            

        详细过程：

        TCP三次握手过程

            a主机A通过向主机B 发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ,向主机B 请求建立连接,通过这个数据段,主机A告诉主机B 两件事:我想要和你通信;你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我.

            b主机B 收到主机A的请求后,用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,也告诉主机A两件事:我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你要用哪佧序列号作为起始数据段来回应我

            c主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B 的数据段:"我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了

        这样3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据了.

       

        3次握手的特点：

            没有应用层的数据

            SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1

            握手完成后SYN标志位被置0

 

        TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次

            a当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求

            b 主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1

            c 由B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1

            d 主机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束.

       

        由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础

         b.流量控制、滑动窗口

    UDP特点:无连接、尽力传输、面向报文

 

        两者区别：

                1.基于连接与无连接

                2.对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）

                3.UDP程序结构较简单

                4.流模式与数据报模式

                5.TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证。

 

        TCP,UDP端口号的分配：

                0-1023 系统固定使用

                1024-49151 系统使用，一般也可以申请使用

                41952-65535 用户使用

(2)套接字socket

        用途：同一主机或不同主机间，进程间通讯的一种实现，即IPC的一种实现

        类型有3种：TCP套接字、UDP套接字、RAW套接字

(3)html语言

    HTML是网络的通用语言,一种简单、通用的全置标记语言。

            其中包含：

                    CSS样式表、javascript

                    MIME：多用途互联网邮件扩展类型。是设定某种扩展名的文件用一种应用程序来打开的方式类型，当该扩展名文件被访问的时候，浏览器会自动使用指定应用程序来打开

      

(4)http:超文本传输协议

    （HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议.默认端口为80

            协议版本：

                    HTTP/0.9：原型版本，功能简陋

                    HTTP/1.0：第一个广泛使用的版本，支持MIME

                    HTTP/1.1: 增强了缓存功能

                    HTTP/2.0：

(5)URI:统一资源标识符（Uniform Resource Identifier)是一个用于标识某一互联网资源名称的字符串

                        URL:URL是URI命名机制的一个子集

    实例：一个网站访问的完整http请求、请求处理过程

   

        客户端请求：

            http应用注册一个随机端口，加上本机IP，调用socket api 向服务器发出请求

        服务器请求处理：

            (1) 建立或处理连接(tcp连接)：接收请求或拒绝请求

            (2) 接收请求（请求报文中对某资源的一次请求的过程，服务器httpd服务对于请求的处理模式,根据实际设定来使用）

                并发访问响应模型（Web I/O）：

                (*) 单进程I/O结构：启动一个进程处理用户请求，而且一次只处理一个；多个请求被串行响应；

                (*) 多进程I/O结构：并行启动多个进程，每个进程响应一个请求；

                (*) 复用I/O结构：一个进程响应n个请求；

                    -多线程模型：一个进程生成N个线程，每个线程响应一个用户请求；

                    -事件驱动：event-driven，一个进程直接相应多个请求

                (*) 复用的多进程I/O结构：启动多个（m）进程，每个进程响应n个请求；

                    也就是event生成多个进程，让这些进程每一个直接相应多个请求

            (3) 处理请求，对请求报文进行解析，获取请求的资源及请求的方法等信息（分析报文首部信息）

                报文首部简介：

                <method> <URL> <VERSION> 起始行，方法，url，版本

                Host: www.magedu.com   请求的主机名称

                ...

            (4) 访问资源，获取请求报文中请求的资源

                根据报文的信息，和web服务器资源路径映射方式：

                (a) docroot

                (b) alias

                (c) 虚拟主机docroot

                (d) 用户家目录docroot

                例如请求的是一个网页的图片，就根据实际路径进行系统调用读取图片

            (5) 构建响应报文

                资源准备好后，根据资源设定MIME类型，有几种设定方法：

                1.显式分类：

                2.魔法分类：自动测试该资源和设定

                3.协商分类：和客户协商决定

 

                如果客户端需要的资源不在本机，可做URL重定向：

                web服务构建的响应并非客户端请求的资源，而是资源另外一个访问路径；

 
            (6) 发送响应报文

            (7) 记录日志

    至此，一个基本的通信流程，会涉及到的技术有：TCP、UDP、套接字socket、html语言、http协议、http服务响应模型、http报文、URL