从零开始学写HTTP服务器（一）http协议简介

左手的ㄟ右手 2022-07-14 13:39 189阅读 0赞

# HTTP协议简介 #

unp两本已经看完一阵时间，对网络编程有了一定的了解，于是想开始试着写一个简单的HTTP服务器。

http是应用层协议建立在传输层之上，因此，我想实现的http服务器，应该起码是一个TCP server，而在UNP中，所有示例几乎都是简单的echo服务，如何实现HTTP服务，首先就要了解在客户端和服务端建立起连接之后通信的内容。

http的默认端口是80，而一些服务器例如tomcat常用8080作为默认端口。

客户端通过发送请求向服务端请求资源，服务端收到客户请求之后，对其内容进行解析并向客户端回送一个响应，这就是一个http协议用于客户端和服务器端通信的一般过程。

## **（一）http请求** ##

HTTP定义了与服务器交互的不同方法，最基本的方法有4种，分别是GET，POST，PUT，DELETE。URL全称是资源描述符，我们可以这样认为：一个URL地址，它用于描述一个网络上的资源，而 HTTP 中的GET，POST，PUT，DELETE就对应着对这个资源的查，改，增，删4个操作。

GET用于信息获取，而且应该是安全的 和 **`幂等`**的。

所谓安全的意味着该操作用于获取信息而非修改信息。换句话说，GET 请求一般不应产生副作用。就是说，它仅仅是获取资源信息，就像数据库查询一样，不会修改，增加数据，不会影响资源的状态。

幂等的意味着对同一URL的多个请求应该返回同样的结果。

**GET请求报文示例：**

GET /books/?sex=man&name=Professional HTTP/1.1
    Host: www.example.com
    User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)
    Gecko/20050225 Firefox/1.0.1
    Connection: Keep-Alive

**POST表示可能修改变服务器上的资源的请求。**

POST / HTTP/1.1
     Host: www.example.com
     User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.7.6)
     Gecko/20050225 Firefox/1.0.1
     Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
     Content-Length: 40
     Connection: Keep-Alive
    
     sex=man&name=Professional

**注意:**  
GET可提交的数据量受到URL长度的限制，HTTP协议规范没有对URL长度进行限制。这个限制是特定的浏览器及服务器对它的限制。理论上讲，POST是没有大小限制的，HTTP协议规范也没有进行大小限制，出于安全考虑，服务器软件在实现时会做一定限制。参考上面的报文示例，可以发现GET和POST数据内容是一模一样的，只是位置不同，一个在URL里，一个在HTTP包的包体里

对于一个http请求来说，一般由如下部分组成：

> 1.请求行  
> 2.HTTP首部字段  
> 3.\\r\\n (CR+LF)  
> 4.报文主体

## **（二）http响应** ##

HTTP 响应与 HTTP 请求相似，HTTP响应也由3个部分构成，分别是：

状态行  
响应头(Response Header)  
响应正文  
状态行由协议版本、数字形式的状态代码、及相应的状态描述，各元素之间以空格分隔。

常见的状态码有如下几种：

> 200 OK 客户端请求成功  
> 301 Moved Permanently 请求永久重定向  
> 302 Moved Temporarily 请求临时重定向  
> 304 Not Modified 文件未修改，可以直接使用缓存的文件。  
> 400 Bad Request 由于客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。  
> 401 Unauthorized 请求未经授权。这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用  
> 403 Forbidden 服务器收到请求，但是拒绝提供服务。服务器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  
> 500 Internal Server Error 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 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。

**下面是一个HTTP响应的例子：**

< HTTP/1.1 200 OK
    < Server: bfe/1.0.8.18
    < Date: Sun, 11 Dec 2016 10:51:49 GMT
    < Content-Type: text/html
    < Content-Length: 2381
    < Last-Modified: Mon, 25 Jul 2016 11:11:39 GMT
    < Connection: Keep-Alive
    < ETag: "5795f3eb-94d"
    < Cache-Control: private, no-cache, no-store, proxy-revalidate, no-transform
    < Pragma: no-cache
    < Set-Cookie: BDORZ=27315; max-age=86400; domain=.baidu.com; path=/
    < Accept-Ranges: bytes
    
    <!DOCTYPE html>...

## **（三） HTTP首部字段** ##

首部字段根据用途被分为：  
**`通用首部字段`**：请求和响应报文都会用到。  
**`请求首部字段`**：客户端向服务端发送请求报文时使用的首部。  
**`响应首部字段`**：从服务端向客户端返回响应时使用的首部。  
**`实体首部字段`**：针对请求报文和响应报文的实体部分使用的首部。

### 3.1 Content-Type字段 ###

服务器回应的时候，必须告诉客户端，数据是什么格式，这就是Content-Type字段的作用。

text/plain
    text/html
    text/css
    image/jpeg
    image/png
    image/svg+xml
    audio/mp4
    video/mp4
    application/javascript
    application/pdf
    application/zip
    application/atom+xml

这些数据类型总称为MIME type，每个值包括一级类型和二级类型，之间用斜杠分隔。  
除了预定义的类型，厂商也可以自定义类型。

application/vnd.debian.binary-package

上面的类型表明，发送的是Debian系统的二进制数据包。  
MIME type还可以在尾部使用分号，添加参数。

Content-Type: text/html; charset=utf-8

上面的类型表明，发送的是网页，而且编码是UTF-8。  
客户端请求的时候，可以使用Accept字段声明自己可以接受哪些数据格式。

Accept: */*

上面代码中，客户端声明自己可以接受任何格式的数据。

### 3.2 Connection字段 ###

该字段一般两个值`keep-alive`和`close`  
HTTP是无状态的 。  
也就是说，浏览器和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，但任务结束就中断连接。如果客户端浏览器访问的某个HTML或其他类型的Web页中包含有其他的Web资源，如JavaScript文件、图像文件、CSS文件等；当浏览器每遇到这样一个Web资源，就会建立一个HTTP会话  
HTTP1.1和HTTP1.0相比较而言，最大的区别就是增加了持久连接支持(貌似最新的 http1.0 可以显示的指定 keep-alive),但还是无状态的，或者说是不可以信任的。  
如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码

Connection:keep-alive

TCP连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间，还节约了带宽。

## **（四） 总结** ##

本文学习了http协议的基本概念，这是编写http server的基础，尤其是http报文头部的内容，是服务端解析请求并回送响应的基础。

## **（五） 参考** ##

1.图解HTTP  
2.[http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html][http_www.ruanyifeng.com_blog_2016_08_http.html]  
3.[https://hit-alibaba.github.io/interview/basic/network/HTTP.html\#][https_hit-alibaba.github.io_interview_basic_network_HTTP.html]响应报文

[http_www.ruanyifeng.com_blog_2016_08_http.html]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html
[https_hit-alibaba.github.io_interview_basic_network_HTTP.html]: https://hit-alibaba.github.io/interview/basic/network/HTTP.html#