计算机网络——应用层 HTTP 协议分析
基础概念
HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是用于传输超文本数据（如 HTML、图像、视频）的应用层协议，基于 TCP，默认端口为 80（HTTPS 为 443）。其核心特点包括：
- 无状态：每次请求和响应独立，服务器不自动保存客户端状态（通过 Cookie 或 Session 弥补）。
- 请求-响应模型：规定了客户端（浏览器）与服务器间的传输规范，客户端（通常是浏览器）发送请求，服务器返回响应。
- 灵活性：支持多种数据类型（文本、图像、音视频等）。
HTTP 版本号
- 常见的 HTTP 版本号为：1.0、1.1(常用)、2.0(常用，兼容 1.1)、3.0(基于 UDP)。
- HTTP/1.0：是首个标准化版本，采用短连接模式，每次请求和响应，都要开始前三次握手，结束后四次挥手，效率低下且无状态管理。
- HTTP/1.1：通过引入长连接（Connect：Keep-Alive）实现 TCP 连接复用，并支持交替传输。
- HTTP/2.0：强制使用 HTTPS 加密，并兼容 HTTP/1.1，不再传输字符串，都是字节码（节省内存、流量、提高性能），支持交错运行，报文分段，同时支持服务器主动向客户端推送。
- HTTP/3.0：基于 UDP，有 QUIC，尚未普及，仍处于理论中。
| 对比项 | HTTP/1.0 | HTTP/1.1 | HTTP/2.0 | HTTP/3.0 |
|---|---|---|---|---|
| 速度 | 慢（串行请求） | 中等（持久连接） | 快（交错运行 报文分段） | 最快（QUIC+0-RTT） |
| 传输协议 | TCP | TCP | TCP | QUIC（UDP） |
| 连接 | 每次新建 TCP | 持久连接（复用 TCP） | 多路复用（单连接并行） | 多路复用 + 连接迁移 |
| 传输格式 | 字符串 | 字符串 | 字节码 | 字节码 |
| 加密需求 | 可选 | 可选 | 强制 HTTPS | 强制（内置 TLS 1.3） |
| 队头阻塞 | 存在（TCP 层） | 存在（TCP 层） | 部分解决（应用层） | 完全解决（QUIC 流） |
| 普及度 | 淘汰 | 主流（兼容性强） | 手机 APP 等大量 | 理论 |
URL 结构
URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）用于定位互联网上的资源，比如网页、图片、视频等，格式如下：
<协议>://<主机名>:<端口>/<路径>?<查询参数>#<片段标识符>
协议（Scheme）
- 定义访问资源使用的协议（如
http、https、ftp）。 - 示例：
https://
- 定义访问资源使用的协议（如
主机名（Host）
- 可以是域名或 IP 地址。
- 示例：
blog.xiaqy.top
端口（Port，可选）
- 指定服务运行的端口号，默认端口可省略（如 HTTP 默认 80，HTTPS 默认 443）。
- 示例：
:8080
路径（Path）
- 资源在服务器上的具体位置，通常类似文件路径。
- 示例：
/articles/url-format
查询参数（Query，可选）
- 以
?开头，多个参数用&分隔，形式为key=value。 - 示例：
?page=1&sort=date
- 以
片段标识符（Fragment，可选）
- 以
#开头，指向资源内的某个部分（如 HTML 锚点）。 - 示例：
#section2
- 以
HTTP 请求报文
请求行
- 请求行的格式：
方法 请求URL和参数 HTTP版本，如POST /login.php HTTP/1.1 - 常见的请求方式是 GET 和 POST。
| 方法 | 说明 | 支持的 HTTP 协议版本 |
|---|---|---|
| GET | 获取指定资源，参数在 URL 中传递 | 1.0、1.1 |
| POST | 提交实体到指定资源，通常用于创建/更新资源 | 1.0、1.1 |
| PUT | 替换目标资源的所有当前表示（完整更新） | 1.0、1.1 |
| HEAD | 获取与 GET 相同的响应头，但不返回响应体（用于检查资源有效性） | 1.0、1.1 |
| DELETE | 删除指定资源 | 1.0、1.1 |
| OPTIONS | 获取目标资源支持的通信选项（CORS 预检请求） | 1.1 |
| TRACE | 沿着目标资源的路径回显请求消息（用于诊断） | 1.1 |
| CONNECT | 建立与服务器的隧道连接（用于 SSL 代理） | 1.1 |
| PATCH | 对资源进行部分修改（RFC 5789 新增方法） | 1.1 |
| LINK | 建立资源间关系（已废弃，RFC 2068） | 1.0 |
| UNLINK | 移除资源间关系（已废弃，RFC 2068） | 1.0 |
请求行方法 GET 与 POST 的区别
| 对比维度 | GET 方法 | POST 方法 |
|---|---|---|
| 主要用途 | 获取服务器资源（只读操作） | 提交数据到服务器（写操作） |
| 内容 | 只能传输字符串参数 | 可以传输任意类型的参数（字符串、图片、视频 等） |
| 数据长度 | 有长度限制（如 chrome 是 4096 字节） | 理论上无限制（服务器可配置最大限制） |
| 参数位置 | URL 查询字符串中 | 请求体中 |
| 安全性 | 参数明文暴露在 URL 和浏览器历史中 | 数据在请求体中，HTTPS 下更安全 |
| 可见性 | 参数在地址栏可见 | 一般参数不可见（需开发者工具查看） |
| 幂等性 | 多次请求结果相同 | 多次提交可能产生副作用（如重复下单） |
| 缓存 | 可被浏览器/代理服务器缓存 | 默认不缓存（除非显式设置 Cache-Control 头） |
| 书签 | 可直接保存或分享带参数的 URL | 无法直接保存含请求体的操作 |
请求头
- 客户端（如浏览器、API 调用）向服务器发送请求时，请求头用于传递附加信息，帮助服务器正确处理请求。
| 请求头 | 描述 |
|---|---|
| Host | 访问的域名或 IP |
| Connection | 表明 TCP 是否结束，如 keep-alive（复用 TCP）或 close |
| User-Agent（UA） | 客户端的浏览器版本和操作系统版本 |
| Accept | 表明浏览器能够接受什么类型的信息，如 text/html, application/json |
| Accept-Encoding | 表明浏览器能够接受什么类型的压缩信息，如 gzip, deflate |
| Accept-Language | 可接受的语言，如 zh-CN, en-US |
| Content-Type | 表明请求体的 MIME 类型，如 application/x-www-form-urlencoded |
| Content-Length | 告知服务器请求体的字节长度，仅 POST 请求使用 |
| Referer | 告诉服务器请求来源页面的 URL |
| Cookie | 客户端存储的凭据信息 |
Host
- 描述：指定访问的服务器域名或 IP 地址。
- 示例：
Host: blog.xiaqy.top
Connection
描述：指示 TCP 连接在请求后是否保持或关闭。
详情：
- 从 HTTP/1.1 开始，多个请求和响应可复用同一 TCP 连接。
keep-alive：启用 TCP 长连接，允许后续 HTTP 请求复用同一连接。close：响应后或长时间空闲后，TCP 连接将关闭。
示例：
Connection: keep-alive
User-Agent
- 描述：标识发出请求的客户端（浏览器、设备或应用）版本。
- 用途：帮助服务器根据客户端特性定制响应。
- 示例：
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) Chrome/120.0.0.0
Accept
描述：指定客户端可接受的响应 MIME 类型。
详情：
HTTP 使用 MIME 类型（而非文件扩展名）标识内容类型。
常见 MIME 类型：
text/html：HTML 文档application/json：JSON 数据image/png：PNG 图片application/pdf：PDF 文件
参考：MIME 类型列表
Accept-Encoding
描述：列出客户端支持的压缩方式（如 gzip、deflate）。
详情：
- 从 HTTP/1.0 开始，请求和响应流量可通过 gzip 等压缩方式传输，浏览器和服务器自动解压。
示例：
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language
- 描述：指定客户端支持的语言。
- 用途：服务器可根据语言偏好返回合适的响应内容。
- 示例：
Accept-Language: zh-CN, zh; q=0.9, en; q=0.8
Content-Type
描述：指明 POST 请求体的 MIME 类型。
详情：
通常仅对 POST 请求有意义。
重要 MIME 类型：
application/x-www-form-urlencoded：表单数据编码multipart/form-data：文件上传application/json：JSON 数据
示例：
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length
- 描述：表明请求体的字节大小。
- 详情：通常仅对 POST 请求有意义。
- 示例：
Content-Length: 88
Referer
- 描述：告知服务器请求来源的页面 URL。
- 用途：用于分析用户来源或防止未经授权的请求。
- 示例：
Referer: https://www.baidu.com/index.htm
Cookie
描述：保存至浏览器的凭据信息，用于状态管理。
详情：
- Cookie：客户端存储的键值对，服务器通过
Set-Cookie头设置。 - Session（较为安全的 Cookie）：基于服务器端的会话管理，通过
Set-Cookie传递 Session ID。
- Cookie：客户端存储的键值对，服务器通过
Cookie 与 Session 的区别
| 特性 | Cookie | Session |
|---|---|---|
| 存储位置 | 存储在客户端（浏览器） | 存储在服务器端 |
| 生命周期 | 可设置过期时间，持久化或会话结束删除 | 通常在会话结束（如浏览器关闭）时销毁 |
| 传输方式 | 通过 HTTP 请求头（Cookie）自动发送 | 通过 Cookie 传递 Session ID |
| 数据内容 | 键值对，通常包含简单数据（如用户偏好） | 会话数据，通常通过 Session ID 关联 |
| 安全性 | 较低，易被篡改或窃取 | 较高，数据存储在服务器端，仅传输 ID |
| 大小限制 | 通常限制为 4KB | 无严格大小限制，取决于服务器配置 |
| 性能影响 | 每次请求都发送，增加少量开销 | 服务器需维护会话状态，占用资源较多 |
| 典型用途 | 保存用户偏好、跟踪用户行为 | 用户认证、临时状态管理 |
请求空行
- 在 HTTP 协议中，请求空行是 HTTP 请求报文中的一个关键部分，用于 分隔请求头和请求体。它的作用类似于一个结束标记，告诉服务器头部的结束位置。
请求体
- 请求体用于向服务器发送数据（如表单提交、JSON、文件上传等）
- GET 请求方式中请求体为空
- POST 请求方式请求体是可选项
HTTP 响应报文
响应行
- 响应行的格式：
HTTP版本 状态码 原因短语，如HTTP/1.1 302 Found - 状态码：是一个三位数字代码，用于表示服务器对请求的处理结果。
- 响应状态：响应中服务器返回的状态码和对应的状态消息，如
Found。
| 状态码 | 描述 | 常见状态码 |
|---|---|---|
| 1xx | 提示信息，表示目前是中间状态，要继续操作，如 100 Continue | 100 |
| 2xx | 成功，报文已经收到并被正确处理，如 200 OK | 200 |
| 3xx | 重定向，资源位置发生变动，需要客户端重新发送请求，如 302 Found | 302、304 |
| 4xx | 客户端错误，请求报文有误，服务器无法处理，如 404 Not Found | 403、404、405 |
| 5xx | 服务器在处理请求时内部发生了错误，如 500 Internal Error | 500、502、503、504 |
具体状态码示例：
- 100 continue
- 200 响应成功
- 302 重定向/跳转
- 304 缓存资源没有修改
- 403 拒绝访问
- 404 访问资源不存在
- 405 请求方式不允许
- 500 服务器无法处理
- 502/503/504 服务器无响应
响应头
- 服务器返回响应时，响应头包含元数据，指导客户端如何处理响应（如缓存、编码、安全策略等）。
- 响应头大都与请求头相似。
#日期
Date: Thu，19Jun 2025 05:57:33 GMT
#中间件版本
Server: Apache/2.4.10 (Debian)
#压缩类型
Content-Encoding: gzip
#响应体的长度
Content-Length:2690
#响应体的类型
Content-Type: text/html;charset=utf-8
响应空行
- 在 HTTP 协议中，响应空行是 HTTP 请求报文中的一个关键部分，用于 分隔响应头和响应体。它的作用类似于一个结束标记，告诉服务器头部的结束位置。
响应体
- 是服务器返回给客户端的实际数据内容，通常用于传输网页、JSON、文件、流媒体等。
抓包与调试
Wireshark 抓包
使用 Wireshark 分析 HTTP 流量，设置过滤器 http 可查看请求和响应的详细信息，包括：
- 请求方法、URL、头等信息。
- 响应状态码、响应体等内容。
- TCP 连接的建立和关闭（三次握手、四次挥手）等。
浏览器开发者工具
浏览器开发者工具提供以下功能：
- 元素：查看渲染后的 DOM 结构和 CSS 样式。
[!Important]
元素的 HTML 标签是浏览器渲染、解析 js 之后的代码。
右键界面查看源代码，查看的是未经解析的响应体原始内容。
- 控制台：执行 JavaScript 代码的交互式终端，调试错误，如
alert("Hello")。 - 源代码：查看、调试、修改网站前端代码，支持断点调试。
- 网络：查看网页中的请求和响应。
- 应用：查看、管理 Cookie 等。
