什么是HTTP

HTTP 是一种 超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol)超文本传输协议可以进行文字分割：超文本（Hypertext）、传输（Transfer）、协议（Protocol），它们之间的关系如下
HTTP - 图1
按照范围的大小 协议 > 传输 > 超文本
可以用下面这个经典的总结回答一下： HTTP 是一个在计算机世界里专门在两点之间传输文字、图片、音频、视频等超文本数据的约定和规范

HTTP 的优点和缺点

HTTP 的优点

简单灵活易扩展

HTTP 最重要也是最突出的优点是 简单、灵活、易于扩展。
HTTP 的协议比较简单，它的主要组成就是 header + body，头部信息也是简单的文本格式，而且 HTTP 的请求报文根据英文也能猜出来个大概的意思，降低学习门槛，能够让更多的人研究和开发 HTTP 应用。
所以，在简单的基础上，HTTP 协议又多了灵活 和 易扩展 的优点。
HTTP 协议里的请求方法、URI、状态码、原因短语、头字段等每一个核心组成要素都没有被制定死，允许开发者任意定制、扩充或解释，给予了浏览器和服务器最大程度的信任和自由。

应用广泛、环境成熟

因为过于简单，普及，因此应用很广泛。因为 HTTP 协议本身不属于一种语言，它并不限定某种编程语言或者操作系统，所以天然具有跨语言、跨平台的优越性。而且，因为本身的简单特性很容易实现，所以几乎所有的编程语言都有 HTTP 调用库和外围的开发测试工具。
随着移动互联网的发展， HTTP 的触角已经延伸到了世界的每一个角落，从简单的 Web 页面到复杂的 JSON、XML 数据，从台式机上的浏览器到手机上的各种 APP、新闻、论坛、购物、手机游戏，你很难找到一个没有使用 HTTP 的地方。

无状态

无状态其实既是优点又是缺点。因为服务器没有记忆能力，所以就不需要额外的资源来记录状态信息，不仅实现上会简单一些，而且还能减轻服务器的负担，能够把更多的 CPU 和内存用来对外提供服务。

HTTP 的缺点

无状态

既然服务器没有记忆能力，它就无法支持需要连续多个步骤的事务操作。每次都得问一遍身份信息，不仅麻烦，而且还增加了不必要的数据传输量。由此出现了 Cookie 技术。

明文

HTTP 协议里还有一把优缺点一体的双刃剑，就是明文传输。明文意思就是协议里的报文（准确地说是 header 部分）不使用二进制数据，而是用简单可阅读的文本形式。
对比 TCP、UDP 这样的二进制协议，它的优点显而易见，不需要借助任何外部工具，用浏览器、Wireshark 或者 tcpdump 抓包后，直接用肉眼就可以很容易地查看或者修改，为我们的开发调试工作带来极大的便利。
当然缺点也是显而易见的，就是不安全，可以被监听和被窥探。因为无法判断通信双方的身份，不能判断报文是否被更改过。

性能

HTTP 的性能不算差，但不完全适应现在的互联网，还有很大的提升空间。
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网络模型

网络是一个复杂的系统，不仅包括大量的应用程序、端系统、通信链路、分组交换机等，还有各种各样的协议组成，那么现在我们就来聊一下网络中的协议层次。
为了给网络协议的设计提供一个结构，网络设计者以分层(layer)的方式组织协议，每个协议属于层次模型之一。每一层都是向它的上一层提供服务(service)，即所谓的服务模型(service model)。每个分层中所有的协议称为 协议栈(protocol stack)。因特网的协议栈由五个部分组成：物理层、链路层、网络层、运输层和应用层。我们采用自上而下的方法研究其原理，也就是应用层 -> 物理层的方式。

应用层

应用层是网络应用程序和网络协议存放的分层，因特网的应用层包括许多协议，例如我们学 web 离不开的 HTTP，电子邮件传送协议 SMTP、端系统文件上传协议 FTP、还有为我们进行域名解析的 DNS 协议。应用层协议分布在多个端系统上，一个端系统应用程序与另外一个端系统应用程序交换信息分组，我们把位于应用层的信息分组称为 报文(message)。

运输层

因特网的运输层在应用程序断点之间传送应用程序报文，在这一层主要有两种传输协议 TCP和 UDP，利用这两者中的任何一个都能够传输报文，不过这两种协议有巨大的不同。
TCP 向它的应用程序提供了面向连接的服务，它能够控制并确认报文是否到达，并提供了拥塞机制来控制网络传输，因此当网络拥塞时，会抑制其传输速率。
UDP 协议向它的应用程序提供了无连接服务。它不具备可靠性的特征，没有流量控制，也没有拥塞控制。我们把运输层的分组称为 报文段(segment)

网络层

因特网的网络层负责将称为 数据报(datagram) 的网络分层从一台主机移动到另一台主机。网络层一个非常重要的协议是 IP 协议，所有具有网络层的因特网组件都必须运行 IP 协议，IP 协议是一种网际协议，除了 IP 协议外，网络层还包括一些其他网际协议和路由选择协议，一般把网络层就称为 IP 层，由此可知 IP 协议的重要性。

链路层

现在我们有应用程序通信的协议，有了给应用程序提供运输的协议，还有了用于约定发送位置的 IP 协议，那么如何才能真正的发送数据呢？为了将分组从一个节点（主机或路由器）运输到另一个节点，网络层必须依靠链路层提供服务。链路层的例子包括以太网、WiFi 和电缆接入的 DOCSIS 协议，因为数据从源目的地传送通常需要经过几条链路，一个数据包可能被沿途不同的链路层协议处理，我们把链路层的分组称为 帧(frame)

物理层

虽然链路层的作用是将帧从一个端系统运输到另一个端系统，而物理层的作用是将帧中的一个个 比特 从一个节点运输到另一个节点，物理层的协议仍然使用链路层协议，这些协议与实际的物理传输介质有关，例如，以太网有很多物理层协议：关于双绞铜线、关于同轴电缆、关于光纤等等。
五层网络协议的示意图如下
HTTP - 图2

HTTP请求内容

请求头部

这部分内容只是大致介绍一下，内容较多，后面会再以一篇文章详述

在表述完了起始行之后我们再来看一下请求头部，现在我们向上找，找到http://www.someSchool.edu/someDepartment/home.index，来看一下它的请求头部

  1. Host: www.someschool.edu
  2. Connection: close
  3. User-agent: Mozilla/5.0
  4. Accept-language: fr

这个请求头信息比较少，首先 Host 表示的是对象所在的主机。你也许认为这个 Host 是不需要的，因为 URL 不是已经指明了请求对象的路径了吗？这个首部行提供的信息是 Web 代理高速缓存所需要的。Connection: close 表示的是浏览器需要告诉服务器使用的是非持久连接。它要求服务器在发送完响应的对象后就关闭连接。User-agent: 这是请求头用来告诉 Web 服务器，浏览器使用的类型是 Mozilla/5.0，即 Firefox 浏览器。Accept-language 告诉 Web 服务器，浏览器想要得到对象的法语版本，前提是服务器需要支持法语类型，否则将会发送服务器的默认版本。下面我们针对主要的实体字段进行介绍（具体的可以参考 https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP/Headers MDN 官网学习）
HTTP 的请求标头分为四种： 通用标头、请求标头、响应标头 和 实体标头，依次来进行详解。

通用标头

通用标头主要有三个，分别是 Date、Cache-Control 和 Connection
Date
Date 是一个通用标头，它可以出现在请求标头和响应标头中，它的基本表示如下

  1. Date: Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT

表示的是格林威治标准时间，这个时间要比北京时间慢八个小时
HTTP - 图3HTTP - 图4

Cache-Control

Cache-Control 是一个通用标头，他可以出现在请求标头和响应标头中，Cache-Control 的种类比较多，虽然说这是一个通用标头，但是又一些特性是请求标头具有的，有一些是响应标头才有的。主要大类有 可缓存性、阈值性、 重新验证并重新加载 和其他特性

可缓存性是唯一响应标头才具有的特性，我们会在响应标头中详述。

阈值性，这个我翻译可能不准确，它的原英文是 Expiration，我是根据它的值来翻译的，你看到这些值可能会觉得我翻译的有点道理

max-age: 资源被认为仍然有效的最长时间，与 Expires 不同，这个请求是相对于 request标头的时间，而 Expires 是相对于响应标头。（请求标头）

  • s-maxage: 重写了 max-age 和 Expires 请求头，仅仅适用于共享缓存，被私有缓存所忽略（这块不理解，看完响应头的 Cache-Control 再进行理解）（请求标头）
  • max-stale：表示客户端将接受的最大响应时间，以秒为单位。（响应标头）
  • min-fresh: 表示客户端希望响应在指定的最小时间内有效。（响应标头）

    Connection

    Connection 决定当前事务（一次三次握手和四次挥手）完成后，是否会关闭网络连接。Connection 有两种，一种是持久性连接，即一次事务完成后不关闭网络连接
    1. Connection: keep-alive
    另一种是非持久性连接，即一次事务完成后关闭网络连接
    1. Connection: close
    HTTP1.1 其他通用标头如下

实体标头

实体标头是描述消息正文内容的 HTTP 标头。实体标头用于 HTTP 请求和响应中。头部Content-Length、 Content-Language、 Content-Encoding 是实体头。

Content-Length 实体报头指示实体主体的大小，以字节为单位，发送到接收方。
Content-Language 实体报头描述了客户端或者服务端能够接受的语言，例如

  1. Content-Language: de-DE
  2. Content-Language: en-US
  3. Content-Language: de-DE, en-CA

Content-Encoding 这又是一个比较麻烦的属性，这个实体报头用来压缩媒体类型。Content-Encoding 指示对实体应用了何种编码。

常见的内容编码有这几种： gzip、compress、deflate、identity ，这个属性可以应用在请求报文和响应报文中

  1. Accept-Encoding: gzip, deflate //请求头
  2. Content-Encoding: gzip  //响应头

下面是一些实体标头字段
HTTP - 图5

请求标头
上面给出的例子请求报文的属性比较少，下面给出一个 MDN 官网的例子

  1. GET /home.html HTTP/1.1
  2. Host: developer.mozilla.org
  3. User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.9; rv:50.0) Gecko/20100101 Firefox/50.0
  4. Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
  5. Accept-Language: en-US,en;q=0.5
  6. Accept-Encoding: gzip, deflate, br
  7. Referer: https://developer.mozilla.org/testpage.html
  8. Connection: keep-alive
  9. Upgrade-Insecure-Requests: 1
  10. If-Modified-Since: Mon, 18 Jul 2016 02:36:04 GMT
  11. If-None-Match: "c561c68d0ba92bbeb8b0fff2a9199f722e3a621a"
  12. Cache-Control: max-age=0

Host

Host 请求头指明了服务器的域名（对于虚拟主机来说），以及（可选的）服务器监听的TCP端口号。如果没有给定端口号，会自动使用被请求服务的默认端口（比如请求一个 HTTP 的 URL 会自动使用80作为端口）。

  1. Host: developer.mozilla.org

上面的 Accpet、 Accept-Language、Accept-Encoding 都是属于内容协商的请求标头，我们会在下面说明

Referer

HTTP Referer 属性是请求标头的一部分，当浏览器向 web 服务器发送请求的时候，一般会带上 Referer，告诉服务器该网页是从哪个页面链接过来的，服务器因此可以获得一些信息用于处理。
Referer: https://developer.mozilla.org/testpage.html

Upgrade-Insecure-Requests

Upgrade-Insecure-Requests 是一个请求标头，用来向服务器端发送信号，表示客户端优先选择加密及带有身份验证的响应。
Upgrade-Insecure-Requests: 1

If-Modified-Since

HTTP 的 If-Modified-Since 使其成为条件请求：

返回200，只有在给定日期的最后一次修改资源后，服务器才会以200状态发送回请求的资源。
如果请求从开始以来没有被修改过，响应会返回304并且没有任何响应体
If-Modified-Since 通常会与 If-None-Match 搭配使用，If-Modified-Since 用于确认代理或客户端拥有的本地资源的有效性。获取资源的更新日期时间，可通过确认首部字段 Last-Modified 来确定。

大白话说就是如果在 Last-Modified 之后更新了服务器资源，那么服务器会响应200，如果在 Last-Modified 之后没有更新过资源，则返回 304。

  1. If-Modified-Since: Mon, 18 Jul 2016 02:36:04 GMT

If-None-Match

If-None-Match HTTP请求标头使请求成为条件请求。 对于 GET 和 HEAD 方法，仅当服务器没有与给定资源匹配的 ETag 时，服务器才会以200状态发送回请求的资源。 对于其他方法，仅当最终现有资源的ETag与列出的任何值都不匹配时，才会处理请求。

  1. If-None-Match: "c561c68d0ba92bbeb8b0fff2a9199f722e3a621a"

ETag 属于响应标头，后面进行介绍。

内容协商

内容协商机制是指客户端和服务器端就响应的资源内容进行交涉，然后提供给客户端最为适合的资源。内容协商会以响应资源的语言、字符集、编码方式等作为判断的标准。
HTTP - 图6

内容协商主要有以下3种类型：
服务器驱动协商（Server-driven Negotiation）
这种协商方式是由服务器端进行内容协商。服务器端会根据请求首部字段进行自动处理
客户端驱动协商（Agent-driven Negotiation）
这种协商方式是由客户端来进行内容协商。
透明协商（Transparent Negotiation）
是服务器驱动和客户端驱动的结合体，是由服务器端和客户端各自进行内容协商的一种方法
内容协商的分类有很多种，主要的几种类型是 Accept、Accept-Charset、Accept-Encoding、Accept-Language、Content-Language。

Accept

接受请求 HTTP 标头会通告客户端其能够理解的 MIME 类型

那么什么是 MIME 类型呢？在回答这个问题前你应该先了解一下什么是 MIME

MIME: MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) 是描述消息内容类型的因特网标准。MIME 消息能包含文本、图像、音频、视频以及其他应用程序专用的数据。
也就是说，MIME 类型其实就是一系列消息内容类型的集合。那么 MIME 类型都有哪些呢？

  1. 文本文件： text/html、text/plain、text/css、application/xhtml+xml、application/xml
  2. 图片文件： image/jpeg、image/gif、image/png
  3. 视频文件： video/mpeg、video/quicktime
  4. 应用程序二进制文件： application/octet-stream、application/zip

比如，如果浏览器不支持 PNG 图片的显示，那 Accept 就不指定image/png，而指定可处理的 image/gif 和 image/jpeg 等图片类型。

一般 MIME 类型也会和 q 这个属性一起使用，q 是什么？q 表示的是权重，来看一个例子

  1. Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8

这是什么意思呢？若想要给显示的媒体类型增加优先级，则使用 q= 来额外表示权重值，没有显示权重的时候默认值是1.0 ，我给你列个表格你就明白了

q MIME
1.0 text/html
1.0 application/xhtml+xml
0.9 application/xml
0.8 /
也就是说，这是一个放置顺序，权重高的在前，低的在后，application/xml;q=0.9 是不可分割的整体。

Accept-Charset

accept-charset 属性规定服务器处理表单数据所接受的字符集。
accept-charset 属性允许您指定一系列字符集，服务器必须支持这些字符集，从而得以正确解释表单中的数据。
该属性的值是用引号包含字符集名称列表。如果可接受字符集与用户所使用的字符即不相匹配的话，浏览器可以选择忽略表单或是将该表单区别对待。
此属性的默认值是 unknown，表示表单的字符集与包含表单的文档的字符集相同。
常用的字符集有： UTF-8 - Unicode 字符编码 ； ISO-8859-1 - 拉丁字母表的字符编码

Accept-Language

首部字段 Accept-Language 用来告知服务器用户代理能够处理的自然语言集（指中文或英文等），以及自然语言集的相对优先级。可一次指定多种自然语言集。
和 Accept 首部字段一样，按权重值 q来表示相对优先级。

  1. Accept-Language: en-US,en;q=0.5

请求标头我们大概就介绍这几种，后面会有一篇文章详细深挖所有的响应头的，下面是一个响应头的汇总，基于 HTTP 1.1
HTTP - 图7

响应标头

响应标头是可以在 HTTP 响应种使用的 HTTP 标头，这听起来是像一句废话，不过确实是这样解释。并不是所有出现在响应中的标头都是响应标头。还有一些特殊的我们上面说过，有通用标头和实体标头也会出现在响应标头中，比如 Content-Length 就是一个实体标头，但是，在这种情况下，这些实体请求通常称为响应头。下面以一个例子为例和你探讨一下响应头

  1. 200 OK
  2. Access-Control-Allow-Origin: *
  3. Connection: Keep-Alive
  4. Content-Encoding: gzip
  5. Content-Type: text/html; charset=utf-8
  6. Date: Mon, 18 Jul 2016 16:06:00 GMT
  7. Etag: "c561c68d0ba92bbeb8b0f612a9199f722e3a621a"
  8. Keep-Alive: timeout=5, max=997
  9. Last-Modified: Mon, 18 Jul 2016 02:36:04 GMT
  10. Server: Apache
  11. Set-Cookie: mykey=myvalue; expires=Mon, 17-Jul-2017 16:06:00 GMT; Max-Age=31449600; Path=/; secure
  12. Transfer-Encoding: chunked
  13. Vary: Cookie, Accept-Encoding
  14. x-frame-options: DENY

响应状态码

首先出现的应该就是 200 OK，这是 HTTP 响应标头的状态码，它表示着响应成功完成。HTTP 响应标头的状态码有很多，并做了如下规定

以 2xx 为开头的都表示请求成功响应。

状态码 含义
200 成功响应
204 请求处理成功，但是没有资源可以返回
206 对资源某一部分进行响应，由Content-Range 指定范围的实体内容。

以 3xx 为开头的都表示需要进行附加操作以完成请求

状态码 含义
301 永久性重定向，该状态码表示请求的资源已经重新分配 URI，以后应该使用资源现有的 URI
302 临时性重定向。该状态码表示请求的资源已被分配了新的 URI，希望用户（本次）能使用新的 URI 访问。
303 该状态码表示由于请求对应的资源存在着另一个 URI，应使用 GET 方法定向获取请求的资源。
304 该状态码表示客户端发送附带条件的请求时，服务器端允许请求访问资源，但未满足条件的情况。
307 临时重定向。该状态码与 302 Found 有着相同的含义。

以 4xx 的响应结果表明客户端是发生错误的原因所在。

状态码 含义
400 该状态码表示请求报文中存在语法错误。当错误发生时，需修改请求的内容后再次发送请求。
401 该状态码表示发送的请求需要有通过 HTTP 认证（BASIC 认证、DIGEST 认证）的认证信息。
403 该状态码表明对请求资源的访问被服务器拒绝了。
404 该状态码表明服务器上无法找到请求的资源。

以 5xx 为开头的响应标头都表示服务器本身发生错误

状态码 含义
500 该状态码表明服务器端在执行请求时发生了错误。
503 该状态码表明服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护，现在无法处理请求。

Access-Control-Allow-Origin

一个返回的 HTTP 标头可能会具有 Access-Control-Allow-Origin ，Access-Control-Allow-Origin 指定一个来源，它告诉浏览器允许该来源进行资源访问。 否则-对于没有凭据的请求 *通配符，告诉浏览器允许任何源访问资源。例如，要允许源 https://mozilla.org 的代码访问资源，可以指定：

  1. Access-Control-Allow-Origin: https://mozilla.org
  2. Vary: Origin

如果服务器指定单个来源而不是 *通配符的话 ，则服务器还应在 Vary 响应标头中包含 Origin ，以向客户端指示 服务器响应将根据原始请求标头的值而有所不同。

Keep-Alive

上面我们提到，HTTP 报文标头会分为四种，这其实是按着上下文来分类的
还有一种分类是根据代理进行分类，根据代理会分为端到端头 和 逐跳标头
而 Keep-Alive 表示的是 Connection 非持续连接的存活时间，如下

  1. Connection: Keep-Alive
  2. Keep-Alive: timeout=5, max=997

Keep-Alive 有两个参数，它们是以逗号分隔的参数列表，每个参数由一个标识符和一个由等号 = 分隔的值组成。
timeout：指示空闲连接必须保持打开状态的最短时间（以秒为单位）。
max：指示在关闭连接之前可以在此连接上发送的最大请求数。
上述 HTTP 代码的意思就是限制最大的超时时间是 5s 和 最大的连接请求是 997 个。

Server

服务器标头包含有关原始服务器用来处理请求的软件的信息。
应该避免使用过于冗长和详细的 Server 值，因为它们可能会泄露内部实施细节，这可能会使攻击者容易地发现并利用已知的安全漏洞。例如下面这种写法

  1. Server: Apache/2.4.1 (Unix)

Set-Cookie

Cookie 又是另外一个领域的内容了，我们后面文章会说道 Cookie，这里需要记住 Cookie、Set-Cookie 和 Content-Disposition 等在其他 RFC 中定义的首部字段，它们不是属于 HTTP 1.1 的首部字段，但是使用率仍然很高。

Transfer-Encoding

首部字段 Transfer-Encoding 规定了传输报文主体时采用的编码方式。

Transfer-Encoding: chunked

HTTP /1.1 的传输编码方式仅对分块传输编码有效。

X-Frame-Options

HTTP 首部字段是可以自行扩展的。所以在 Web 服务器和浏览器的应用上，会出现各种非标准的首部字段。

首部字段 X-Frame-Options 属于 HTTP 响应首部，用于控制网站内容在其他 Web 网站的 Frame 标签内的显示问题。其主要目的是为了防止点击劫持（clickjacking）攻击。
下面是一个响应头的汇总，基于 HTTP 1.1
HTTP - 图8

非 HTTP/1.1 首部字段

在 HTTP 协议通信交互中使用到的首部字段，不限于 RFC2616 中定义的 47 种首部字段。还有 Cookie、Set-Cookie 和 Content-Disposition 等在其他 RFC 中定义的首部字段，它们的使用频率也很高。
这些非正式的首部字段统一归纳在 RFC4229 HTTP Header Field Registrations 中。

End-to-end 首部和 Hop-by-hop 首部

HTTP 首部字段将定义成缓存代理和非缓存代理的行为，分成 2 种类型。

一种是 End-to-end 首部 和 Hop-by-hop 首部

End-to-end（端到端） 首部

这些标头必须发送给消息的最终接收者 : 请求的服务器，或响应的客户端。中间代理必须重新传输未经修改的标头，并且缓存必须存储这些信息

Hop-by-hop（逐跳） 首部

分在此类别中的首部只对单次转发有效，会因通过缓存或代理而不再转发。

下面列举了 HTTP/1.1 中的逐跳首部字段。除这 8 个首部字段之外，其他所有字段都属于端到端首部。

Connection、Keep-Alive、Proxy-Authenticate、Proxy-Authorization、Trailer、TE、Transfer-Encoding、Upgrade
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