一、写在开头

前几篇博文大概介绍了什么是网络编程，以及网络编程的实战作用，今日起，我们将针对里面涉及到的重要知识点，进行详细的梳理与学习！

在整个WEB编程中，有个应用层的协议是我们无法跳过的，那就是
HTTP
，一个
超文本传输协议
我们浏览网页的时候，它总是第一个出现，我们今天就来学习了解一下它。


二、HTTP


2.1 HTTP的定义

HTTP是应用层的一个重要协议，中文译为超文本传输协议，是基于TCP协议之上的，主要为WEB浏览器和WEB服务器通讯所设计，可传输超文本和多媒体内容，当我们使用浏览器浏览网页的时候，我们网页就是通过 HTTP/HTTPS 请求进行加载的。


2.2 HTTP 响应状态码

HTTP状态码是描述HTTP请求结果的一个特定码值，通过它我们可以快速定位到本次请求的问题出现在了哪里。

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状态码中，基本上以阿拉伯数字1-5作为开头，分别代表不同含义，其中1XX我们很少看到，它表示服务端正在处理接收到的请求：

  1. 100 Continue ：客户端可以继续请求。通常在客户端已发送请求的初始部分后使用，表示伺服器已接收请求的初步部分，客户端应继续发送其余部分。
  2. 101 Switching Protocols ：伺服器正在切换到客户端请求的协议。这在客户端请求更改协议（如从 HTTP/1.1 切换到 HTTP/2）时使用。

2XX（成功状态码）

  1. 200(成功) 服务器已成功处理了请求。这个状态码对servlet是缺省的，如果没有调用setStatus方法的话，就会得到 200；
  2. 201 Created：请求被成功处理并且在服务端创建了一个或多个新的资源。例如，通过 POST 请求创建一个新的用户。
  3. 204(无内容) 服务器成功处理了请求，未返回任何内容；
  4. 205(重置内容) 服务器成功处理了请求，未返回任何内容，重置文档视图，如清除表单内容；
  5. 206(部分内容) 服务器成功处理了部分 GET 请求。

3XX（重定向状态码）

  1. 300(多种选择) 服务器根据请求可执行多种操作。服务器可根据请求者 来选择一项操作，或提供操作列表供其选择；
  2. 301(永久移动) 请求的网页已被永久移动到新位置。服务器返回此响应时，会自动将请求者转到新位置；
  3. 302(临时移动) 服务器目前正从不同位置的网页响应请求，但请求者应继续使用原有位置来进行以后的请求。会自动将请求者转到新位置；
  4. 304(未修改) 自从上次请求后，请求的网页未被修改过，不会返回网页内容；
  5. 305(使用代理) 请求者只能使用指定的代理访问请求的网页。

4XX（客户端错误状态码）

  1. 400(错误请求) 服务器不理解请求的语法 ；
  2. 401(身份验证错误) 此页要求授权；
  3. 403(禁止) 服务器直接拒绝 HTTP 请求，不处理。一般用来针对非法请求；
  4. 404你请求的资源未在服务端找到。比如你请求某个用户的信息，服务端并没有找到指定的用户；
  5. 406(不接受) 无法使用请求的内容特性响应请求的网页；
  6. 408(请求超时) 服务器等候请求时发生超时；
  7. 414(请求的 URI 过长) 请求的 URI 过长，服务器无法处理。

5XX（服务器错误状态码）

  1. 500(服务器内部错误) 服务器遇到错误，无法完成请求；
  2. 503(服务不可用) 目前无法使用服务器(由于超载或进行停机维护)。通常，这只是一种暂时的状态；
  3. 504(网关超时) 服务器作为网关或代理，未及时从上游服务器接收请求；
  4. 505(HTTP 版本不受支持) 服务器不支持请求中所使用的 HTTP 协议版本。


2.2 HTTP请求报文

根据如下报文案例，我们看一下，其中①，②和③属于请求行；④属于请求头；⑤属于报文体。
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  • ① 是请求方法，HTTP/1.1 定义的请求方法有8种：GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE,最常的两种GET和POST；
  • ② 为请求对应的URL地址，它和报文头的Host属性组成完整的请求URL；
  • ③ 是协议名称及版本号；
  • ④ 是HTTP的报文头，报文头包含若干个属性，格式为“属性名:属性值”，服务端据此获取客户端的信息。
  • ⑤ 是报文体，它将一个页面表单中的组件值通过param1=value1&param2=value2的键值对形式编码成一个格式化串，它承载多个请求参数的数据。不但报文体可以传递请求参数，请求URL也可以通过类似于“/chapter15/user.html? param1=value1&param2=value2”的方式传递请求参数。


2.3 HTTP VS HTTPS

我们从下图四个方面，对比分析HTTP与HTTPS。
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  • 端口号： HTTP的端口号是80，而HTTPS的端口号是443；
  • URL前缀： HTTP 的 URL 前缀是 http://，HTTPS 的 URL 前缀是 https://；
  • 安全性和资源消耗： HTTP是运行在TCP之上的协议，传输皆为明文，客户端和服务端无法验证对方身份，而HTTPS是运行在SSL/TLS之上的，传输内容经过了对称加密，并且堆成加密的秘钥，又在服务器端进行了非对称加密，相对HTTP安全很多，不过因为这一系列的操作，也让HTTPS耗费了更多的服务器资源；
  • SEO： 搜索引擎通常会更青睐使用 HTTPS 协议的网站，因为 HTTPS 能够提供更高的安全性和用户隐私保护。使用 HTTPS 协议的网站在搜索结果中可能会被优先显示，从而对 SEO 产生影响。


2.4 HTTP不同版本

自1996年5月公布的HTTP1.0版本开始，经历了几十年时间，HTTP已经诞生了1.0，1.1，2.0,3.0等诸多版本，顺势时代发展，不断向前进步！


2.4.1 HTTP1.0 VS HTTP1.1

  1. 连接方式 ：HTTP1.0 为短连接，需要使用 keep-alive 参数建立长连接，HTTP1.1 默认支持keep-alive长连接。
  2. 状态响应码 ：HTTP1.1在原有的基础上增加了很多的响应码，光是错误响应状态码就新增了 24 种，如100、204、409、410等。
  3. 缓存机制 ：在 HTTP1.0 中主要使用 Header 里的 If-Modified-Since,Expires 来做为缓存判断的标准，HTTP1.1 则引入了更多的缓存控制策略例如 Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match 等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
  4. 带宽 ：HTTP1.0无法请求部分对象内容，不能断点续传，在HTTP1.1在请求头引入了 range 头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是 206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
  5. Host头处理 ：HTTP1.1 引入了 Host 头字段，允许在同一 IP 地址上托管多个域名，从而支持虚拟主机的功能。而 HTTP1.0 没有 Host 头字段，无法实现虚拟主机。


2.4.2 HTTP1.1 VS HTTP2.0

  1. 多路复用
    ：HTTP2.0在同一个连接中允许同时传输多个请求和响应，互不干扰。而HTTP1.1中则采用的是串行方式，每个请求和响应都需要一个连接来处理，由于浏览器为了资源损耗控制在了6-8个TCP连接数限制，这样HTPP1.1的处理速度大大受限。
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  2. 二进制帧
    ：HTTP2.0 使用二进制帧进行数据传输，而 HTTP1.1 则使用文本格式的报文。二进制帧更加紧凑和高效，减少了传输的数据量和带宽消耗。

  3. 头部压缩
    ：HTTP1.1 支持Body压缩，Header不支持压缩。HTTP2.0 支持对Header压缩，使用了专门为Header压缩而设计的 HPACK 算法，减少了网络开销。


2.4.3 HTTP2.0 VS HTTP3.0

  1. 传输协议 ：HTTP2.0 是基于 TCP 协议实现的，HTTP3.0 新增了 QUIC（Quick UDP Internet Connections） 协议来实现可靠的传输，提供与 TLS/SSL 相当的安全性，具有较低的连接和传输延迟。你可以将 QUIC 看作是 UDP 的升级版本，在其基础上新增了很多功能比如加密、重传等等。HTTP3.0 之前名为 HTTP-over-QUIC，从这个名字中我们也可以发现，HTTP3.0 最大的改造就是使用了 QUIC。
  2. 建立连接 ： HTTP2.0 需要经过经典的 TCP 三次握手过程（由于安全的 HTTPS 连接建立还需要 TLS 握手，共需要大约 3 个 RTT）。由于 QUIC 协议的特性（TLS 1.3，TLS 1.3 除了支持 1 个 RTT 的握手，还支持 0 个 RTT 的握手）连接建立仅需 0-RTT 或者 1-RTT。这意味着 QUIC 在最佳情况下不需要任何的额外往返时间就可以建立新连接。
  3. 头部压缩 ：HTTP2.0 使用 HPACK 算法进行头部压缩，而 HTTP3.0 使用更高效的 QPACK 头压缩算法。
  4. 容错性 ：HTTP3.0 具有更好的错误恢复机制，当出现丢包、延迟等网络问题时，可以更快地进行恢复和重传。而 HTTP2.0 则需要依赖于 TCP 的错误恢复机制。
  5. 安全性 ：在 HTTP2.0 中，TLS 用于加密和认证整个 HTTP 会话，包括所有的 HTTP 头部和数据负载。TLS 的工作是在 TCP 层之上，它加密的是在 TCP 连接中传输的应用层的数据，并不会对 TCP 头部以及 TLS 记录层头部进行加密，所以在传输的过程中 TCP 头部可能会被攻击者篡改来干扰通信。而 HTTP3.0 的 QUIC 对整个数据包（包括报文头和报文体）进行了加密与认证处理，保障安全性。
  6. 连接迁移 ：HTTP3.0 支持连接迁移，因为 QUIC 使用 64 位 ID 标识连接，只要 ID 不变就不会中断，网络环境改变时（如从 Wi-Fi 切换到移动数据）也能保持连接。而 TCP 连接是由（源 IP，源端口，目的 IP，目的端口）组成，这个四元组中一旦有一项值发生改变，这个连接也就不能用了。


三、总结

好啦，今天的HTTP学习就到这里啦，其实对于java开发工程师而言，对于HTPP的了解程度，到此也就结束了，但对于网络工程师来说，HTPP是一个至关重要的知识，需要更深层次的去探究，推荐看《图解 HTTP》这本书。

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