《圖解HTTP》

一 Web及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

（一）什么是協(xié)議

計算機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要相互通信蜕猫，雙方就必須基于相同的方法祭阀。比如如何探測到通信目標惦界、由哪一邊先發(fā)起通信傻工、使用哪種語言進行通信霞溪、怎樣結(jié)束通信等都需要事先確定孵滞。不同的硬件、操作系系統(tǒng)之間的通信鸯匹，所有的這―切都需要一種規(guī)則坊饶。這一規(guī)則稱為協(xié)議。

（二）TCP/IP協(xié)議的各層

1 協(xié)議四層

1 ）應(yīng)用層

應(yīng)用層決定了向用戶提供應(yīng)用服務(wù)時通信的活動殴蓬。 比如匿级，F(xiàn)TP（File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議）和 DNS ( Domain Name System染厅，域名系統(tǒng)）

HTTP協(xié)議也處于該層痘绎。

2 ）傳輸層

傳輸層提供處于網(wǎng)絡(luò)連接中的兩臺計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸。在傳輸層有兩個性質(zhì)不同的協(xié)議：TCP（Transmission ?Control Proctocal肖粮，傳輸控制協(xié)議)和UDP(User Data Protocol, 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）孤页。

3 ）網(wǎng)絡(luò)層（又名網(wǎng)絡(luò)互連層）

網(wǎng)絡(luò)層用來處理在網(wǎng)絡(luò)上流的的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖钚?shù)據(jù)單位涩馆。該層規(guī)定了通過怎樣的路徑（所謂的傳輸路線)到達對方計算機行施，并把數(shù)據(jù)包傳送給對方。...與對方計算機之間通過多臺計算機或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行傳輸時魂那，網(wǎng)絡(luò)層所起的作用就是在眾多的選項內(nèi)選擇一條傳輸路線蛾号。

IP協(xié)議

IP協(xié)議的作用是把各種數(shù)據(jù)包傳送給對方。這需要滿足很多條件涯雅。其中兩個重要的條件是IP地址和MAC地址(Media Access Control Address)

IP地址指明了節(jié)點被分配到的地址鲜结，MAC地址是指網(wǎng)卡所屬的固定地址。IP地址可以和MAC地址進行配對斩芭。IP可變換轻腺，但MAC地址基本上不會更改。

IP間的通信依賴MAC地址划乖。在網(wǎng)絡(luò)上，通常是經(jīng)過多臺計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中轉(zhuǎn)才能連接對方挤土。而在進行中轉(zhuǎn)時琴庵，會利用下一站中轉(zhuǎn)設(shè)備的MAC地址來搜索下一個中轉(zhuǎn)目標。這時仰美，會采用ARP協(xié)議(Address Resolution Protocol )迷殿。ARP協(xié)議是一種用以解析地址的協(xié)議，根據(jù)通信方的IP地址就可以反查出對應(yīng)的MAC地址咖杂。

4） 鏈路層（又名數(shù)據(jù)鏈路層庆寺，網(wǎng)絡(luò)接口層)

用來處理連接網(wǎng)絡(luò)的硬件部分。包括控制操作系統(tǒng)诉字、硬件的設(shè)備驅(qū)動懦尝、NIC(Network Interface Card, 網(wǎng)絡(luò)適配器知纷，即網(wǎng)卡）及光纖等物理可見部分。硬件上的范疇均在鏈路層的作用范圍之內(nèi)陵霉。

2 封裝

發(fā)送端在層與層之間傳輸數(shù)據(jù)時琅轧，每經(jīng)過一層時必定會被打上一個該層所屬的首部信息。反之踊挠，接收端在層與層傳輸數(shù)據(jù)時乍桂，每經(jīng)過一層會把對應(yīng)的首部消去。這種把數(shù)據(jù)信息包裝起來的做法稱為封裝(encapsulate)

3 三次握手策略

為了準確無誤地將數(shù)據(jù)送達目標處效床，TCP協(xié)議采用了三次握手策略睹酌。…握手過程中使用了TCP的標志（flag)--SYN(synchronize）和ACK（acknowledgement)剩檀。...發(fā)送端首先發(fā)送一個帶SYN標志的數(shù)據(jù)包給對方憋沿。接收端收到后，回傳一個帶有SYN／ACK標志的數(shù)據(jù)包以示傳達確認信息谨朝。最后發(fā)送端再回傳一個帶ACK標志的數(shù)據(jù)包卤妒，代表“握手”結(jié)束。

二 HTTP報文里的一些概念

范圍請求（Range Request）

指定范圍發(fā)出的請求（例如斷點續(xù)傳是一種應(yīng)用）

內(nèi)容協(xié)商（Content Negotiation）

客戶端和服務(wù)端就響應(yīng)的資源內(nèi)容進行交涉字币，然后提供給客戶最合適的資源则披。

例如根據(jù)瀏覽器默認語言顯示中英文版。根據(jù)OS類型切換手機版或PC版洗出。

三 與HTTP協(xié)作的Web服務(wù)器

（一）通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序：代理士复、網(wǎng)關(guān)、隧道

1 代理

代理可按是否使用緩存和是否修改報文分類

1）緩存代理（Caching Proxy）

轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)時翩活，會預(yù)先將資源的副本（緩存）保存在代理服務(wù)器上阱洪。當代理再次接受到相同請求時，可以不從原服務(wù)器獲取資源菠镇，直接從緩存返回冗荸。

2）透明代理（Transparent Proxy）/非透明代理

轉(zhuǎn)發(fā)或響應(yīng)請求時不對報文加工的叫透明代理，反之為非透明代理利耍。

2 網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)是轉(zhuǎn)發(fā)其他服務(wù)器通信數(shù)據(jù)的服務(wù)器蚌本，接收從客戶端發(fā)來的請求時，他就像自己擁有資源的源服務(wù)器一樣對請求進行處理隘梨。

網(wǎng)關(guān)和代理的區(qū)別是網(wǎng)關(guān)能使通信線路上的服務(wù)器提供非HTTP協(xié)議服務(wù)程癌。利用網(wǎng)關(guān)能提高通信的安全性，因為可以在客戶端和網(wǎng)關(guān)線路上加密以確保鏈接的安全轴猎。

3 隧道

隧道是在相隔甚遠的客戶端和服務(wù)器兩者之間中轉(zhuǎn)嵌莉，并保存雙方通信連接的應(yīng)用程序∧聿保可使用SSL等手段加密锐峭。隧道本身不解析HTTP請求中鼠。

（二）緩存

緩存指代理服務(wù)器或客戶端本地磁盤保存的資源副本。利用緩存可以減少對源服務(wù)器的訪問只祠，也節(jié)省了通信流量和通信時間兜蠕。

四 HTTP的安全隱患

（一）通信使用明文（不加密），內(nèi)容可能被竊聽

1）通信使用明文

即使通信經(jīng)過加密抛寝，只是有可能讓人無法破解報文信息的含義熊杨，但加密處理后的加密信息本身還是會被看到。

2）如何竊聽盗舰？

收集在互聯(lián)網(wǎng)上流動的數(shù)據(jù)包（幀）就可以了晶府。對于收集來的數(shù)據(jù)包的解析工作，可以交給抓包（Packet Capture）或嗅探器（Sniffer）工具钻趋。Wireshark是一種廣泛使用的抓包工具川陆。

3）解決方案：

HTTPS

加密處理防止竊聽÷唬可通過SSL（Secure Socket Layer较沪，安全套接層）或TLS（Transport Layer Security，安全傳輸協(xié)議）的組合使用失仁，加密通信尸曼。與SSL組合使用的HTTP叫HTTPS。

HTTPS是HTTP通信接口部分用SSL和TSL協(xié)議代替而已萄焦。通常控轿，HTTP直接和TCP通信。當使用SSL時拂封，則變?yōu)橄群蚐SL通信茬射，再由SSL和TCP通信。

使用SSL時冒签，速度會變慢

1是通信慢在抛。因為需增加SSL通信，增加通信量萧恕。和HTTP相比霜定，網(wǎng)絡(luò)負載可能會變慢2到100倍。2是大量消耗CPU及內(nèi)存資源廊鸥，導(dǎo)致處理速度變慢。因為SSL使用時辖所，在服務(wù)器和客戶端都要進行加密和解密的運算處理惰说，比起HTTP會更多消耗服務(wù)器和客戶端硬件資源。

（二）不驗證通信方的身份缘回，可能遭遇偽裝

1 HTTP弱的地方在于：

請求有可能去到已偽裝的服務(wù)器吆视、已偽裝的客戶端典挑；無法確定對方是否有訪問權(quán)限；無意義的請求也照單全收啦吧，無法阻止海量請求下的DoS攻擊（Denial of Service, 拒絕服務(wù)攻擊）

2 解決方案：密鑰您觉、證書

1）證書

證書由值得信任的第三方機構(gòu)頒發(fā)，只要能確認通信方持有的證書授滓，就可判斷對方真實意圖琳水。

EV SSL證書（Extended Validation SSL Certificate）

該證書既可證明服務(wù)器是否規(guī)范，還可確認服務(wù)器運營企業(yè)是否真實存在般堆。

客戶端證書

客戶端證書需要購買在孝，按裝機量收取。

2）密鑰

-共享密鑰

加密和解密用同一個密鑰淮摔，也稱為對成性密鑰私沮。

-公開密鑰加密

發(fā)送密文的一方使用對方的公開密鑰（Public Key)進行加密處理,對方收到被加密的信息后，再使用自己的私有密鑰(private key)解密和橙。

數(shù)字認證機構(gòu)的業(yè)務(wù)流程

服務(wù)器的運營人員向數(shù)字認證機構(gòu)提出公開密鑰的申請仔燕。數(shù)字認證機構(gòu)在判明申請者的身份后，會對已申請的公開密鑰做數(shù)字簽名魔招，然后分配這個已簽名的密鑰晰搀，并把該公開密鑰放入公鑰證書后綁定在一起。...多數(shù)瀏覽器開發(fā)商發(fā)布版本時仆百，會事先在內(nèi)部植入常用認證機構(gòu)的公開密鑰厕隧。

（三）無法證明報文的完整性，可能已遭篡改

請求或響應(yīng)在傳輸圖中遭遇攻擊者攔截篡改俄周，叫中間人攻擊（Man-in-the-Middle Attack）

五 HTTP的性能瓶頸

HTTP最初是傳輸HTML文檔的協(xié)議吁讨，隨著Web用途的多樣，HTTP性能出現(xiàn)瓶頸峦朗。

（一）HTTP的性能瓶頸

一條連接上只可發(fā)送一個請求建丧；請求只能從客戶端開始〔ㄊ疲客戶端不可接受除響應(yīng)以外的指令翎朱；請求/響應(yīng)首部未經(jīng)壓縮就發(fā)送。首部信息越多延遲越大尺铣；每次都需要發(fā)送首部拴曲。首部冗長而相同，每次發(fā)送造成l浪費凛忿；有時不壓縮數(shù)據(jù)直接發(fā)送澈灼；

（二）解決方法

HTTP的追加協(xié)議

1 Ajax

Ajax（Asynchronous JavaScript and XML,異步JavaScript與XML技術(shù))是一種有效利用JavaScript和DOM（Document Object Model 文檔對象模型）的操作，以達到局部WEB頁面替換加載的異步通信手段。

Ajax的核心技術(shù)是名為XMLHTTPRequest的API叁熔，通過JavaScript腳本語言的調(diào)用就能和服務(wù)器進行HTTP通信委乌。能從已加載完畢的Web頁面發(fā)起請求，只更新局部頁面荣回。而利用Ajax實時從服務(wù)器獲取內(nèi)容遭贸，可能導(dǎo)致大量請求產(chǎn)生。

2 SPDY協(xié)議

這個協(xié)議試圖從協(xié)議級別消除HTTP性能瓶頸心软。它沒有完全改寫HTTP協(xié)議壕吹，而是在應(yīng)用層與運輸層間增加會話層實現(xiàn)。

它壓縮HTTP首部糯累，支持服務(wù)器主動向客戶端推送數(shù)據(jù)算利，服務(wù)器可以主動提示客戶端請求所需的資源。

但是由于SPDY基本上只是將單個域名（IP地址）的通信多路復(fù)用泳姐，所以當一個Web網(wǎng)站上使用多個域名下的資源效拭，改善效果就會受到限制。

3 WebSocket協(xié)議

推送功能：支持服務(wù)器向客戶端推送數(shù)據(jù)的推送功能

減少通信量：只要建立起WebSocket連接胖秒，就希望一直保持通信狀態(tài)缎患。和HTTP相比，不但每次連接時總開銷減少阎肝，而且由于WebSocket的首部信息很少挤渔，通信量也相應(yīng)減少了。

為何HTTP協(xié)議受眾如此廣泛风题？

企業(yè)和組織會設(shè)定防火墻判导。防火墻禁止非指定的協(xié)議和端口號的數(shù)據(jù)包通過。如果使用新協(xié)議必須修改防火墻的設(shè)置沛硅。

六 構(gòu)建Web內(nèi)容的技術(shù)

（一）HTML

超文本是一種文檔系統(tǒng)眼刃，可將文檔中任意位置的信息與其他信息（文本或圖片等）建立關(guān)聯(lián)，即超鏈接文本摇肌。標記語言是指通過在文檔的某部分穿插特別的字符串標簽擂红，用來修飾文檔的語言。

HTML5標準不僅解決了瀏覽器間的兼容性問題围小，并且可把文本作為數(shù)據(jù)對待昵骤，更容易復(fù)用，動畫效果也更生動肯适。

（二）動態(tài)HTML

JavaScript

（三） WEB應(yīng)用相關(guān)

1）與WEB服務(wù)器及程序協(xié)作的CGI

Common Gateway Interface变秦，通用網(wǎng)關(guān)接口。是指服務(wù)器在接收到客戶端發(fā)送過來的請求后轉(zhuǎn)發(fā)給程序的一組機制框舔。使用CGI的程序叫CGI程序伴栓。

2）因Java而普及的Servlet

Servlet是一種能在服務(wù)器上創(chuàng)建動態(tài)內(nèi)容的程序。Servlet是用Java語言實現(xiàn)的一個接口。

CGI每次接到請求钳垮，程序都要跟著啟動一次，服務(wù)器負載很大额港。而Servlet直接在服務(wù)器上運行饺窿，負載小。

（四）數(shù)據(jù)發(fā)布的格式及語言

XML

從文檔中讀取數(shù)據(jù)比HTML簡單移斩。RSS和Atom都用到了XML

JSON（JavaScript Object Notation）

是一種以JavaScript的對象表示法為基礎(chǔ)的輕量級數(shù)據(jù)標記語言肚医。它讓數(shù)據(jù)更輕更純粹。