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HTTP协议

TODO.

浏览器输入 URL 之后发生了什么

  1. 浏览器解析 URL 生成 HTTP 请求报文:浏览器对 URL 进行解析,解析出服务器名,端口号,文件路径等信息之后,用于构造 HTTP 请求,并对URL 中的中文或保留字符进行编码。
  2. 应用层DNS解析:因为发送 HTTP 请求报文需要依赖下层 TCP 协议,TCP 建立连接并通信是需要 IP 地址 + 端口号 这一对二元组的,端口号可以直接从 URL 中获得,但是 IP 地址需要由 DNS 解析域名来获得。DNS 服务主要功能就是将 URL 中的域名,解析为 IP 地址
  3. ARP 地址解析ARP 协议是将 IP 地址映射为 MAC 地址。IP 地址和 MAC 地址是什么关系呢?这里就体现了计算机网络的分层的设计哲学。IP 地址是网络层的概念,而 MAC 地址是数据链路层的概念。假如有 N 个主机,通过一个交换机连接起来,那么这就是一个局域网,而局域网之间通过发送 MAC 帧进行通信,互相识别的都是 MAC 地址。而 N 个局域网通过路由器连接在一起就形成了一个互联网,这时候主要假如主机之间跨局域网,通过互联网来通信,就需要 IP 地址来发挥作用了。
  4. TCP 三次握手
  5. IP路由

TCP/IP概述

首先看一下HTTP协议的位置。它在应用层。

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上走。

TCP/IP概念层模型 功能 TCP/IP协议簇
应用层 文件传输,电子邮件,虚拟终端 HTTP,TFTP,FTP,SNMP,SMTP,DNS,Telnet
数据格式化,加密 -
建立/解除与别的节点的联系 -
传输层 端对端的接口 TCP,UDP
网络层 为数据包选择路由 IP,ICMP,RIP,OSPF,BGP,IGMP
链路层 传输有地址的帧,错误检测 SLIP,CSLIP,PPP,ARP,RARP,MTU
以二进制数据在物理媒体上传输 ISO2110,IEEE802,IEEE802.2

HTTP通信过程

HTTP通信机制是在一次完整的 HTTP 通信过程中,客户端与服务器之间将完成下列7个步骤:

建立TCP连接

在HTTP工作开始之前,客户端首先要通过网络与服务器建立连接,该连接是通过 TCP 来完成的,该协议与 IP 协议共同构建 Internet,即著名的 TCP/IP 协议族,因此 Internet 又被称作是 TCP/IP 网络。HTTP 是比 TCP 更高层次的应用层协议,根据规则,只有低层协议建立之后,才能进行高层协议的连接,因此,首先要建立 TCP 连接,一般 TCP 连接的端口号是80;

客户端向服务端发送请求命令

一旦建立TCP连接,客户端向服务端发送请求命令,例如 Get/sample/hello.jsp HTTP/1.1

客户端发送header

客户端发送请求命令后,还要以header的形式向服务端发一些别的信息。之后客户端发送一空白行来通知服务端,它已结束了该header的发送

服务端应答

客户端发完请求后,服务端返回响应,例如HTTP/1.1 200 OK。响应的第一部分是协议的版本号和响应状态码。

服务端向客户端发送header

服务端向客户端发送数据

服务器向客户端发送header后,它会发送一个空白行来表示header的发送到此为结束,接着,它就以 Content-Type 响应头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据;

服务端关闭TCP连接

一般情况下,一旦服务器向客户端返回了请求数据,它就要关闭 TCP 连接,然后如果客户端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,客户端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,还节约了网络带宽。

Cookie

接下来说说,HTTP的Cookie技术,是用来保存通信状态的技术。

Cookie 技术通过在请求和响应报文中写入 Cookie 信息来控制客户端的状态。Cookie 会根据从服务器端发送的响应报文内的一个叫做 Set-Cookie 的首部字段信息,通知客户端保存Cookie。当下次客户端再往该服务器发送请求时,客户端会自动在请求报文中加入 Cookie 值后发送出去。服务器端发现客户端发送过来的 Cookie 后,会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求,然后对比服务器上的记录,最后得到之前的状态信息。

TCP三次握手

TCP是面向连接的,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。

tcp三次握手

第一次握手:建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;

第二次握手:服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。

TCP四次挥手

TCP四次挥手

第一次分手:主机1(可以使客户端,也可以是服务器端),设置Sequence Number,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;

第二次分手:主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,Acknowledgment Number为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我“同意”你的关闭请求;

第三次分手:主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入LAST_ACK状态;

第四次分手:主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,主机1也可以关闭连接了。

参考文献

  1. 一篇文章带你详解 HTTP 协议(网络协议篇一)

  2. 浏览器输入 URL 之后发生了什么

  3. 一次完整的HTTP请求过程