Http 请求和响应全过程

旧城等待， 2022-06-09 11:11 243阅读 0赞

# 知识储备 #

## HTTP无状态性 ##

HTTP协议是无状态的，同一个客户端第二次访问同一个服务器上的页面时，服务器无法知道这个客户端曾经访问过，服务器也无法分辨不同的客户端。简化了服务器的设计，使得服务器更容易支持大量并发的HTTP请求

## HTTP持久连接 ##

HTTP1.0使用的是非持久连接 缺点是客户端必须为每一个待请求的对象建立并维护一个新的连接，即每请求一个文档就要有两倍RTT的开销。因为一个页面可能存在多个对象，所以非持久连接可能使一个页面的下载变得十分缓慢，而且这种短连接增加了网络传输的负担。

HTTP1.1 使用持久连接keepalive，所谓持久连接，就是服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，允许在同一个连接中存在多次数据请求和响应，即在持久连接情况下，服务器在发送完响应后并不关闭TCP 连接，而客户端可以通过这个连接继续请求其他对象。

## HTTP/1.1 协议的持久连接有两种方式 ##

*  非流水线方式：客户在收到前一个响应后才能发出下一个响应
 *  流水线方式：客户在收到HTTP响应报文之前就能接着发送新的请求报文

# HTTP请求和响应过程 #

## 1. 首先，在浏览器里输入网址 ##

![这里写图片描述][Center]

## 2. 浏览器根据域名解析IP地址 ##

![这里写图片描述][image13.png]

浏览器根据访问的域名找到其IP地址。DNS查找过程如下：

1）浏览器缓存：浏览器会缓存DNS记录一段时间。 但操作系统没有告诉浏览器储存DNS记录的时间，这样不同浏览器会储存个自固定的一个时间（2分钟到30分钟不等）。

2）系统缓存：如果在浏览器缓存里没有找到需要的域名，浏览器会做一个系统调用（windows里是gethostbyname），这样便可获得系统缓存中的记录

3）路由器缓存：如果系统缓存也没找到需要的域名，则会向路由器发送查询请求，它一般会有自己的DNS缓存

4）ISP DNS缓存：如果依然没找到需要的域名，则最后要查的就是ISP缓存DNS的服务器。在这里一般都能找到相应的缓存记录

### 域名解析原理 ###

1.  一个域中的每个主机名与其IP地址的映射关系由这个域的DNS服务器负责管理，例如，”www.it.org”、“ftp.it.org”、“blog.it.org”等主机名都由管理域“it.org”的DNS服务器进行管理，而不能由管理域“org”的DNS服务器进行管理。
2.  每个管理域都必须在其直接父域的DNS服务器上注册该子域的名称和该子域的DNS服务器的IP地址，例如，必须在管理域“org”的DNS服务器注册子域“it.org”和其DNS服务器的IP地址后，域名“it.org”才能真正被外界所认可。
3.  为了方便对顶级域名的统一管理，在顶级域名之上其实还有一个根域名，根域名用点（.）表示，例如，“www.it.org”也可以写为“www.it.org.”，“www.it.org.”中的最后的那个点（.）就表示根域名。 Internet中的根域名由InterNIC（国际互联网络信息中心）集中管理，顶级域名和其下的域名则由拥有该域名的组织、公司和个人自己管理。

域名解析的方式主要有两种，分别是：

![这里写图片描述][1352475134_4739.png]

或者

![这里写图片描述][1352475214_6561.png]

DNS有一个弊端，一个域名看上去只是对应一个单独的IP地址。还好有几种方法可以消除这个瓶颈：

1.  循环 DNS 是DNS查找时返回多个IP时的解决方案。举例来说，facebook.com实际上就对应了四个IP地址。
2.  负载平衡器是以一个特定IP地址进行侦听并将网络请求转发到集群服务器上的硬件设备。 一些大型的站点一般都会使用这种昂贵的高性能负载平衡器。
3.  地理 DNS 根据用户所处的地理位置，通过把域名映射到多个不同的IP地址提高可扩展性。这样不同的服务器不能够更新同步状态，但映射静态内容的话非常好。
4.  Anycast 是一个IP地址映射多个物理主机的路由技术。 美中不足的是Anycast与TCP协议适应的不是很好，所以很少应用在那些方案中。大多数DNS服务器使用Anycast来获得高效低延迟的DNS查找。

# 3. 浏览器与web服务器建立一个 TCP 连接 #

# 4. 浏览器给Web服务器发送一个http请求 #

![这里写图片描述][image22.png]

一个http请求报文由请求行`<request-line>`、请求头部`<headers>`、空行`＜blank-line＞`和请求数据`＜request-body＞`4个部分组成，请求报文的一般格式如下图：

![这里写图片描述][Center 1]

1）请求行：由请求方法、URL和HTTP协议版本3个字段组成，它们用空格分隔。例如，GET /index.html HTTP/1.1。HTTP协议的请求方法有GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。而常见的有如下几种：

*  GET：当客户端要从服务器中读取文档时，当点击网页上的链接或者通过在浏览器的地址栏输入网址来浏览网页的，使用的都是GET方式。GET方法要求服务器将URL定位的资源放在响应报文的数据部分，回送给客户端。使用GET方法时，请求参数和对应的值附加在URL后面，利用一个问号（“?”）代表URL的结尾与请求参数的开始，传递参数长度受限制。例如，/index.jsp?id=100&op=bind。通过GET方式传递的数据直接放在在地址中，所以GET方式的请求一般不包含”请求内容”部分，请求数据以地址的形式表现在请求行。地址中”?”之后的部分就是通过GET发送的请求数据，我们可以在地址栏中清楚的看到，各个数据之间用”&”符号隔开。显然这种方式不适合传送私密数据。另外，由于不同的浏览器对地址的字符限制也有所不同，一般最多只能识别1024个字符，所以如果需要传送大量数据的时候，也不适合使用GET方式。如果数据是英文字母/数字，原样发送，如果是空格，转换为+，如果是中文/其他字符，则直接把字符串用BASE64加密，得出如： %E4%BD%A0%E5%A5%BD，其中％XX中的XX为该符号以16进制表示的ASCII
    
     *  POST：允许客户端给服务器提供信息较多。POST方法将请求参数封装在HTTP请求数据中，以名称/值的形式出现，可以传输大量数据，这样POST方式对传送的数据大小没有限制，而且也不会显示在URL中。POST方式请求行中不包含数据字符串，这些数据保存在“请求内容”部分，各数据之间也是使用”&“符号隔开。POST方式大多用于页面的表单中。因为POST也能完成GET的功能，因此多数人在设计表单的时候一律都使用POST方式，其实这是一个误区。GET方式也有自己的特点和优势，我们应该根据不同的情况来选择是使用GET还是使用POST。
     *  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。当我们只需要查看某个页面的状态的时候，使用HEAD是非常高效的，因为在传输的过程中省去了页面内容

2）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：

User-Agent：产生请求的浏览器类型。

Accept：客户端可识别的内容类型列表。星号 “ \* ” 用于按范围将类型分组，用 “ */* ” 指示可接受全部类型，用“ type/\* ”指示可接受 type 类型的所有子类型。

Host：要请求的主机名，允许多个域名同处一个IP地址，即虚拟主机。

Accept-Language：客户端可接受的自然语言。

Accept-Encoding：客户端可接受的编码压缩格式。

Accept-Charset：可接受的应答的字符集。

connection：连接方式(close 或 keepalive)。

Cookie：存储于客户端扩展字段，向同一域名的服务端发送属于该域的cookie

3）空行：最后一个请求头部之后是一个空行，发送回车符和换行符，通知服务器以下不再有请求头部

4）请求数据：请求数据不在GET方法中使用，而在POST方法中使用。POST方法适用于需要客户填写表单的场合。与请求数据相关的最常使用的请求头部是Content-Type和Content-Length

# 5. 服务器的永久重定向响应： #

![这里写图片描述][image8.png]

服务器给浏览器响应一个301永久重定向响应，这样浏览器就会访问“[http://www.facebook.com/][http_www.facebook.com]” 而非“[http://facebook.com/][http_facebook.com]”。为什么服务器一定要重定向而不是直接发送用户想看的网页内容呢？其中一个原因跟搜索引擎排名有关。如果一个页面有两个地址，就像[http://www.igoro.com/][http_www.igoro.com]和[http://igoro.com/][http_igoro.com]，搜索引擎会认为它们是两个网站，结果造成每个搜索链接都减少从而降低排名。而搜索引擎知道301永久重定向是什么意思，这样就会把访问带www的和不带www的地址归到同一个网站排名下。还有就是用不同的地址会造成缓存友好性变差，当一个页面有好几个名字时，它可能会在缓存里出现好几次

一个http响应报文由状态行`<status-line>`、响应头部`<headers>`、空行`＜blank-line＞`  
和响应数据`＜response-body＞`4个部分组成，响应报文的一般格式如下图：

![这里写图片描述][Center 2]

1）状态行： 由HTTP协议版本、服务器返回的响应状态码和响应状态码的文本描述组成。

状态代码由三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值。

1xx：信息性状态码，表示服务器已接收了客户端请求，客户端可继续发送请求。
    
           100 Continue
    
           101 Switching Protocols
    
       2xx：成功状态码，表示服务器已成功接收到请求并进行处理。
    
           200 OK 表示客户端请求成功
    
           204 No Content 成功，但不返回任何实体的主体部分
    
           206 Partial Content 成功执行了一个范围（Range）请求
    
       3xx：重定向状态码，表示服务器要求客户端重定向。
    
           301 Moved Permanently 永久性重定向，响应报文的Location首部应该有该资源的新URL
    
           302 Found 临时性重定向，响应报文的Location首部给出的URL用来临时定位资源
    
           303 See Other 请求的资源存在着另一个URI，客户端应使用GET方法定向获取请求的资源
    
           304 Not Modified 客户端发送附带条件的请求（请求首部中包含如If-Modified-Since等指定首部）时，服务端有可能返回304，此时，响应报文中不包含任何报文主体。
    
           307 Temporary Redirect 临时重定向。与302 Found含义一样。302禁止POST变换为GET，但实际使用时并不一定，307则更多浏览器可能会遵循这一标准，但也依赖于浏览器具体实现
       4xx：客户端错误状态码，表示客户端的请求有非法内容。
    
           400 Bad Request 表示客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
    
           401 Unauthonzed 表示请求未经授权，该状态代码必须与 WWW-Authenticate 报头域一起使用
    
           403 Forbidden 表示服务器收到请求，但是拒绝提供服务，通常会在响应正文中给出不提供服务的原因
    
           404 Not Found 请求的资源不存在，例如，输入了错误的URL
    
       5xx：服务器错误状态码，表示服务器未能正常处理客户端的请求而出现意外错误。
    
           500 Internel Server Error 表示服务器发生不可预期的错误，导致无法完成客户端的请求
    
           503 Service Unavailable 表示服务器当前不能够处理客户端的请求，在一段时间之后，服务器可能会恢复正常

2）响应头部：由关键字/值对组成，每行一对，关键字和值用英文冒号”:“分隔，典型的响应头有：

Location：用于重定向接受者到一个新的位置。例如：客户端所请求的页面已不存在原先的位置，为了让客户端重定向到这个页面新的位置，服务器端可以发回Location响应报头后使用重定向语句，让客户端去访问新的域名所对应的服务器上的资源
    
          Server：包含了服务器用来处理请求的软件信息及其版本。它和 User-Agent 请求报头域是相对应的，前者发送服务器端软件的信息，后者发送客户端软件(浏览器)和操作系统的信息
    
          Vary：指示不可缓存的请求头列表
    
          Connection：连接方式

对于请求来说：close(告诉 WEB 服务器或者代理服务器，在完成本次请求的响应后，断开连接，不等待本次连接的后续请求了)。keepalive(告诉WEB服务器或者代理服务器，在完成本次请求的响应后，保持连接，等待本次连接的后续请求);

对于响应来说：close(连接已经关闭); keepalive(连接保持着，在等待本次连接的后续请求); Keep-Alive：如果浏览器请求保持连接，则该头部表明希望WEB 服务器保持连接多长时间(秒);例如：Keep-Alive：300;

WWW-Authenticate：必须被包含在401 (未授权的)响应消息中，这个报头域和前面讲到的Authorization 请求报头域是相关的，当客户端收到 401 响应消息，就要决定是否请求服务器对其进行验证。如果要求服务器对其进行验证，就可以发送一个包含了Authorization 报头域的请求

3）空行：最后一个响应头部之后是一个空行，发送回车符和换行符，通知浏览器以下不再有响应头部。

4）响应数据：服务器返回给客户端的文本信息。

# 6. 浏览器跟踪重定向地址 #

![这里写图片描述][image23.png]

现在浏览器知道了 “[HTTP://www.facebook.com/][http_www.facebook.com]”才是要访问的正确地址，所以它会发送另一个http请求

# 7. 服务器“处理”请求 #

服务器接收到获取请求，然后处理并返回一个响应。这表面上看起来是一个顺向的任务，但其实这中间发生了很多有意思的东西，就像作者博客这样简单的网站，何况像facebook那样访问量大的网站呢！web服务器软件（像IIS和阿帕奇）接收到HTTP请求，然后确定执行某一请求处理来处理它。请求处理就是一个能够读懂请求并且能生成HTML来进行响应的程序（像ASP.NET,PHP,RUBY…）

# 8. 服务器发回一个HTML响应 #

# 9. 释放 TCP 连接 #

若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP 连接，客户端被动关闭连接，释放TCP 连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求

# 10. 客户端浏览器解析HTML内容 #

客户端将服务器响应的 html 文本解析并显示

# 11. 浏览器获取嵌入在HTML中的对象 #

在浏览器显示HTML时，它会注意到需要获取其他地址内容的标签。这时浏览器会发送一个获取请求来重新获得这些文件。这些地址都要经历一个和HTML读取类似的过程。所以浏览器会在DNS中查找这些域名，发送请求，重定向等等…

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