《HTTP協(xié)議原理》課件

HTTP協(xié)議原理HTTP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)，它定義了客戶端和服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)則。理解HTTP協(xié)議原理對于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用至關(guān)重要，例如網(wǎng)站、應(yīng)用程序、API等。HTTP協(xié)議概述基礎(chǔ)通信協(xié)議HTTP是一種應(yīng)用層協(xié)議，為瀏覽器和服務(wù)器之間傳輸網(wǎng)頁和其他內(nèi)容提供標(biāo)準(zhǔn)。無狀態(tài)協(xié)議HTTP是無狀態(tài)的，每次請求之間沒有記憶，需要使用Cookie或Session機(jī)制來維持狀態(tài)。請求-響應(yīng)模型客戶端發(fā)送請求，服務(wù)器響應(yīng)請求，以完成通信。HTTP協(xié)議的應(yīng)用場景網(wǎng)頁瀏覽HTTP協(xié)議是萬維網(wǎng)的核心協(xié)議，用于在瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸網(wǎng)頁內(nèi)容。通過HTTP協(xié)議，瀏覽器可以向服務(wù)器請求網(wǎng)頁文件，服務(wù)器則將網(wǎng)頁內(nèi)容返回給瀏覽器。數(shù)據(jù)上傳和下載HTTP協(xié)議支持文件上傳和下載功能，用于傳輸各種數(shù)據(jù)文件，例如圖片、視頻、音頻等。用戶可以通過HTTP協(xié)議將文件上傳至服務(wù)器，也可以從服務(wù)器下載所需文件。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)HTTP協(xié)議是許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，例如網(wǎng)絡(luò)游戲、在線購物、在線支付等。這些應(yīng)用程序通過HTTP協(xié)議與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)各種功能。API接口調(diào)用HTTP協(xié)議也廣泛應(yīng)用于API接口調(diào)用，不同的應(yīng)用程序可以通過HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。API接口調(diào)用是構(gòu)建現(xiàn)代化應(yīng)用程序的重要方式，HTTP協(xié)議為其提供了可靠的通信機(jī)制。HTTP事務(wù)處理過程1建立連接客戶端發(fā)起請求，服務(wù)器建立TCP連接2發(fā)送請求客戶端向服務(wù)器發(fā)送HTTP請求報(bào)文3接收響應(yīng)服務(wù)器接收到請求，處理并返回HTTP響應(yīng)報(bào)文4關(guān)閉連接完成數(shù)據(jù)傳輸后，服務(wù)器主動或被動關(guān)閉TCP連接URL地址及其組成統(tǒng)一資源定位符URL全稱是統(tǒng)一資源定位符，是互聯(lián)網(wǎng)上資源的地址，指向特定資源的唯一標(biāo)識符。協(xié)議標(biāo)識資源使用的協(xié)議，例如HTTP、HTTPS、FTP等。域名標(biāo)識資源所在服務(wù)器的域名，例如。路徑標(biāo)識資源在服務(wù)器上的具體路徑，例如/index.html。HTTP請求報(bào)文格式11.請求行包含請求方法、請求URI、HTTP協(xié)議版本。22.請求頭包含客戶端關(guān)于自身和請求的額外信息。33.空行用于分割請求頭和請求體。44.請求體包含請求方法所需的其他數(shù)據(jù)，例如表單數(shù)據(jù)。HTTP報(bào)文首部請求行包含請求方法、請求URI和HTTP版本，用于描述請求的類型和目標(biāo)。請求頭包含若干個(gè)鍵值對，用于提供客戶端和服務(wù)器進(jìn)行交互的額外信息。空行用于分隔請求頭和請求體，標(biāo)記請求頭的結(jié)束。請求體可選部分，用于傳輸請求數(shù)據(jù)，如表單數(shù)據(jù)、文件上傳等。HTTP響應(yīng)報(bào)文格式狀態(tài)行包含HTTP版本、狀態(tài)碼、狀態(tài)描述等信息，用于告知客戶端請求處理結(jié)果。響應(yīng)首部包含服務(wù)器提供的信息，例如服務(wù)器類型、內(nèi)容類型、緩存策略等。實(shí)體主體包含響應(yīng)數(shù)據(jù)，例如網(wǎng)頁內(nèi)容、圖片、音頻等，與響應(yīng)首部中的Content-Type字段對應(yīng)。常見HTTP狀態(tài)碼2xx成功表示請求成功，服務(wù)器已完成請求。200OK：請求已成功，服務(wù)器已返回結(jié)果。201Created：服務(wù)器已創(chuàng)建資源，例如新建文件。204NoContent：請求已成功，服務(wù)器沒有返回任何內(nèi)容。3xx重定向表示請求需要進(jìn)行重定向，服務(wù)器需要進(jìn)行重定向。301MovedPermanently：請求的資源已永久移動到新地址。302Found：請求的資源暫時(shí)移動到新地址。304NotModified：服務(wù)器端資源沒有修改，可以直接使用緩存。4xx客戶端錯(cuò)誤表示請求有錯(cuò)誤，服務(wù)器無法完成請求。400BadRequest：請求格式錯(cuò)誤。401Unauthorized：用戶未授權(quán)訪問。403Forbidden：服務(wù)器拒絕訪問。404NotFound：請求的資源不存在。5xx服務(wù)器錯(cuò)誤表示服務(wù)器端出現(xiàn)錯(cuò)誤，無法完成請求。500InternalServerError：服務(wù)器內(nèi)部錯(cuò)誤。502BadGateway：服務(wù)器作為網(wǎng)關(guān)或代理時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。503ServiceUnavailable：服務(wù)器暫時(shí)無法提供服務(wù)。Cookie機(jī)制存儲用戶信息Cookie是一種由服務(wù)器發(fā)送到用戶瀏覽器并保存在用戶本地計(jì)算機(jī)上的小文件，用于存儲用戶信息。跟蹤用戶行為Cookie可以用來記錄用戶的登錄狀態(tài)、瀏覽歷史、購物車信息等，幫助網(wǎng)站跟蹤用戶的行為。提高用戶體驗(yàn)Cookie可以用來記住用戶的登錄狀態(tài)，無需每次訪問網(wǎng)站都重新登錄，提高用戶體驗(yàn)。Session機(jī)制會話管理Session機(jī)制用于在服務(wù)器端保存用戶會話信息，例如登錄狀態(tài)、購物車內(nèi)容等。服務(wù)器端標(biāo)識每個(gè)用戶會話由一個(gè)唯一的SessionID標(biāo)識，用于區(qū)分不同用戶的會話信息。Cookie關(guān)聯(lián)SessionID通常存儲在客戶端Cookie中，以便服務(wù)器在后續(xù)請求中識別用戶會話。會話超時(shí)Session機(jī)制可以設(shè)置超時(shí)時(shí)間，如果用戶在一段時(shí)間內(nèi)沒有活動，會話將自動失效。緩存機(jī)制11.瀏覽器緩存瀏覽器會將網(wǎng)站內(nèi)容存儲在本地磁盤中，下次訪問時(shí)，可直接使用緩存數(shù)據(jù)，無需重新請求服務(wù)器。22.代理服務(wù)器緩存代理服務(wù)器可緩存常用的網(wǎng)站內(nèi)容，減少服務(wù)器壓力，提升用戶訪問速度。33.內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)CDN是一種分布式的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)站內(nèi)容存儲在全球各地，降低延遲，提升用戶訪問速度。持久連接HTTP/1.1的新特性持久連接是HTTP/1.1協(xié)議中引入的重要特性，它允許客戶端和服務(wù)器之間建立一個(gè)持久的連接，在連接建立后，可以多次使用此連接發(fā)送和接收請求和響應(yīng)。提高效率持久連接可以避免多次建立連接和關(guān)閉連接的開銷，從而提高HTTP通信的效率。節(jié)省時(shí)間和資源減少連接次數(shù)可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)器資源，提高整體性能。管道技術(shù)11.提高效率多路復(fù)用技術(shù)，在一個(gè)TCP連接上發(fā)送多個(gè)HTTP請求，減少連接建立時(shí)間。22.并行處理多個(gè)請求可以同時(shí)發(fā)送，無需等待前一個(gè)請求完成，顯著提升網(wǎng)頁加載速度。33.減少延遲減少連接建立次數(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)延遲，提高用戶體驗(yàn)。44.節(jié)省資源減少TCP連接數(shù)，減少服務(wù)器資源消耗，提高服務(wù)器性能。代理服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中介代理服務(wù)器充當(dāng)客戶端和目標(biāo)服務(wù)器之間的中介，轉(zhuǎn)發(fā)請求和響應(yīng)。安全保護(hù)代理服務(wù)器可以隱藏客戶端的真實(shí)IP地址，提高網(wǎng)絡(luò)安全。緩存加速代理服務(wù)器可以緩存常見資源，減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高訪問速度。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)的作用網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)連接的橋梁，連接不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)互通。安全控制網(wǎng)關(guān)可以進(jìn)行訪問控制，確保網(wǎng)絡(luò)安全。流量管理網(wǎng)關(guān)可以監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)流量，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。HTTP/1.0HTTP/1.0是第一個(gè)廣泛使用的HTTP版本。它引入了基本的請求和響應(yīng)機(jī)制，并定義了常見的HTTP方法和狀態(tài)碼。HTTP/1.0的特點(diǎn)包括：無狀態(tài)連接，每次請求都需要建立新的連接；不支持持久連接，每個(gè)請求都需要獨(dú)立處理；不支持緩存，所有請求都需要從服務(wù)器獲取最新數(shù)據(jù)。版本發(fā)布日期主要特點(diǎn)HTTP/1.01996年無狀態(tài)連接、不支持持久連接、不支持緩存HTTP/1.1HTTP/1.1是HTTP協(xié)議的最新版本，在1999年發(fā)布。HTTP/1.1改善了HTTP/1.0的一些缺點(diǎn)，引入了很多新功能。1持久連接在一個(gè)TCP連接上可以傳輸多個(gè)HTTP請求和響應(yīng)。1管道技術(shù)多個(gè)HTTP請求可以在同一個(gè)TCP連接上同時(shí)發(fā)送。1緩存機(jī)制瀏覽器可以緩存服務(wù)器返回的響應(yīng)內(nèi)容，減少網(wǎng)絡(luò)請求次數(shù)。1Host字段每個(gè)請求都必須包含Host字段，用于指定目標(biāo)服務(wù)器。HTTP/2HTTP/2是HTTP協(xié)議的第二個(gè)主要版本，它在HTTP/1.1的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大改進(jìn)，旨在提高網(wǎng)頁加載速度和性能。HTTP/2引入了新的二進(jìn)制協(xié)議格式，并使用多路復(fù)用技術(shù)，允許在單個(gè)TCP連接上發(fā)送多個(gè)請求和響應(yīng)，從而減少了網(wǎng)絡(luò)延遲。此外，HTTP/2還引入了服務(wù)器推送功能，允許服務(wù)器在客戶端請求之前發(fā)送資源，進(jìn)一步提高了頁面加載速度。HTTP/2的其他改進(jìn)包括：頭壓縮，服務(wù)器推送，優(yōu)先級控制和流控制等。HTTP/3HTTP/3是基于QUIC協(xié)議的HTTP版本。QUIC是一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，比TCP更高效、更可靠。HTTP/3利用QUIC的特性，在性能和安全性方面都有很大提升。特點(diǎn)HTTP/2HTTP/3傳輸協(xié)議TCPQUIC多路復(fù)用支持支持頭部壓縮支持支持加密可選默認(rèn)加密延遲較高更低性能較好更好HTTP/3的優(yōu)點(diǎn)包括：更快的頁面加載速度、更低的延遲、更高的安全性。HTTP/3是未來互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議發(fā)展方向。HTTPS協(xié)議安全HTTPHTTPS協(xié)議是一種安全通信協(xié)議，其建立在HTTP協(xié)議基礎(chǔ)之上，使用SSL/TLS加密技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸過程的機(jī)密性和完整性。HTTPS協(xié)議使用SSL/TLS協(xié)議進(jìn)行加密，它通過在客戶端和服務(wù)器之間建立安全連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸，防止信息被竊取或篡改。HTTPS協(xié)議廣泛應(yīng)用于需要安全通信的場景，如網(wǎng)上銀行、電子商務(wù)、郵件系統(tǒng)等，它有效地保護(hù)了用戶隱私和數(shù)據(jù)安全。HTTPS安全機(jī)制數(shù)據(jù)加密HTTPS使用加密算法對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止竊聽和篡改。身份驗(yàn)證HTTPS通過證書認(rèn)證驗(yàn)證服務(wù)器身份，防止偽造和欺騙。數(shù)據(jù)完整性HTTPS使用哈希算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有被篡改。密鑰交換HTTPS使用密鑰交換協(xié)議，在安全信道建立后，雙方交換加密密鑰，保證通信安全。HTTPS密碼學(xué)基礎(chǔ)11.對稱加密使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密。速度快，但密鑰管理難度大。22.非對稱加密使用公鑰加密，私鑰解密。密鑰管理相對容易，但速度較慢。33.哈希函數(shù)將任意長度的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為固定長度的哈希值。用于數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證。44.數(shù)字簽名使用私鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，公鑰驗(yàn)證簽名。用于身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)完整性。HTTPS證書認(rèn)證身份驗(yàn)證證書包含網(wǎng)站的域名和公鑰信息，瀏覽器可驗(yàn)證網(wǎng)站身份，確保訪問的是正確網(wǎng)站。加密數(shù)據(jù)證書確保瀏覽器和服務(wù)器使用同一公鑰加密數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃矫苄院屯暾浴TTPS密鑰交換密鑰交換HTTPS協(xié)議中，客戶端與服務(wù)器之間需要建立安全的通信通道，這需要進(jìn)行密鑰交換，即雙方協(xié)商出一個(gè)共同使用的密鑰。Diffie-Hellman密鑰交換算法Diffie-Hellman密鑰交換算法是一種常用的密鑰交換算法，它允許雙方在不安全信道上協(xié)商出一個(gè)共同的秘密密鑰。RSA密鑰交換算法RSA密鑰交換算法是另一種常用的密鑰交換算法，它利用公鑰加密和私鑰解密的原理進(jìn)行密鑰交換。HTTPS加密算法對稱加密算法使用相同密鑰進(jìn)行加密和解密。AESDES非對稱加密算法使用公鑰加密，私鑰解密。RSAECC哈希函數(shù)單向函數(shù)，用于生成消息摘要。SHA-256MD5HTTPS握手過程1客戶端發(fā)起連接客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)連接請求，并指定要訪問的網(wǎng)站地址。2服務(wù)器響應(yīng)證書服務(wù)器返回自己的數(shù)字證書，包含公鑰、證書信息、簽發(fā)機(jī)構(gòu)等內(nèi)容。3客戶端驗(yàn)證證書客戶端驗(yàn)證證書的有效性，檢查證書是否由可信機(jī)構(gòu)簽發(fā)，并驗(yàn)證證書是否過期。4客戶端生成密鑰客戶端生成一個(gè)隨機(jī)密鑰，用于與服務(wù)器進(jìn)行后續(xù)的加密通信。5客戶端加密密鑰客戶端使用服務(wù)器的公鑰加密密鑰，并將其發(fā)送給服務(wù)器。6服務(wù)器解密密鑰服務(wù)器使用自己的私鑰解密客戶端發(fā)送的密鑰。7建立加密連接客戶端和服務(wù)器使用共享的密鑰建立加密連接，并開始進(jìn)行安全的通信。HTTPS性能優(yōu)化壓縮使用GZIP等壓縮算法壓縮傳輸數(shù)據(jù)。減小傳輸數(shù)據(jù)大小，提高傳輸效率。緩存合理利用瀏覽器緩存機(jī)制，減少重復(fù)請求。使用緩存策略，例如ETag和Last-Modified。優(yōu)化SSL握手使用TLS1.3等更高版本協(xié)議，加速握手過程。使用SessionTickets和預(yù)先計(jì)算密鑰等技術(shù)。減少重定向盡量減少不必要的重定向，避免額外的請求。合理規(guī)劃網(wǎng)站結(jié)構(gòu)，減少重定向次數(shù)。