HTTP协议入门

HTTP/0.9

HTTP协议是基于TCP/IP协议的应用层协议，它不涉及数据包的传输，只是规定了客户端和服务器的通信格式，默认使用80端口。
最早版本是1991年发布的0.9版本，改版本只有一个get命令
GET /index.html
上面命令表示在TCP链接建立之后请求网页index.html
协议规定，服务器只能回应HTML格式的字符串，不能回一个别的格式，服务器发送完毕，TCP链接关闭。

HTTP/1.0

1996年5月http1.0发布
首先，任何格式的数据都可以发送，使得互联网不仅可以传输图像、视频、二进制文件。
其次，除了GET命令之外，还引入的POST命令和HEAD命令，丰富了浏览器和服务器的互动手段。
再次，HTTP请求和回应的格式也变了，除了数据部分，每次通信都要包括头信息，用来描述一些元数据。
其他的新增功能还包括状态码，多字符支持，多部分发送，权限，缓存，内容编码等。
请求格式
下面是1.0版本的HTTP请求的例子。

GET/HTTP/1.0
User-Agent:Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_5)
Accept: */*

可以看到，这个格式和0.9版本有很大区别，第一行是请求命令，必须在尾部添加协议版本，后面就是多行的头信息，描述客户端情况

回应格式
服务器的回应如下

HTTP/1.0 200 OK 
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84
/n
<html>
  <body>Hello World</body>
</html>

回应的格式是"头信息 + 一个空行（\r\n） + 数据"。其中，第一行是"协议版本 + 状态码（status code） + 状态描述"。

Content-Type字段
关于字符串的编码，1.0版本规定，头信息必须是ASCII码，后面的数据可以是任何格式，因此服务器在回应的时候必须告诉客户端，数据时什么格式，这就是Content-Type的作用，常见的Content-Type的值如下。
- text/plain
- text/html
- text/css
- image/jpeg
- image/png
- text/svg+xml
- audio/mp4
- video/mp4
- application/javascript
- application/pdf
- application/zip
- application/atom+xml
  这些数据类型总称为MIME type，每个值都包括一级类型和二级类型，中间用斜杠分割。
  有了预定义的类型，厂商也可以自定义类型，
  MIME Type也可以再尾部使用分号，添加参数，
```
   Content-Type:text/html;UTF-8
```
表明传输的是网页，编码是UTF-8.
客户端请求的时候可以使用Accept字段表明自己可以接受哪些数据格式。
```
Accept：*/*
```

  这个表示，客户端声明自己可以接受任何格式的数据。
5.  Content_Encoding字段
由于发送的数据可以是任何格式，因此可以吧数据压缩之后再次进行发送，Content-Encoding字段说明数据的压缩方法。
    ```javascript
   Content-Encoding: gzip
Content-Encoding: compress
Content-Encoding: deflate

客户端在请求时，用Accept-Encoding字段说明自己是可以接受哪些压缩方法。
```javascript
Accept-Encoding: gzip, deflate

6. 缺点
http1.0的主要缺点是每个TCP链接只能发送一个请求，发送数据完毕，就会关闭链接，如果还要请求其他数据，就必须再新建其他的链接。  
TCP的连接成本很高，需要进行三次握手，并且开始时发送速率比较慢，所以HTTP1.0版本的姓名比较差。  
为了解决这个问题，有些浏览器在请求时，会用一个非标准的Connection字段。
    ```javascript
Connection: keep-alive

一个复用的TCP链接就建立了，知道客户端或者服务器主动关闭链接，但是这不是标准字段，不同实现的行为可能不一致，因此这不是一个根本的解决方案。

HTTP1.1

持久链接
1.1最大的变化，就是引入了持久连接，即TCP默认不关闭，可以被多个请求复用，不用声明Connection: keep-alive.
客户端和服务器发现对方一段时间没有活动，就会主动关闭连接，但是规范的做法应该是客户端在最后一个请求是，发送connection：close，明确服务器关闭TCP连接。
对于同一个域名，大多数浏览器允许同事建立6个持久连接。
管道机制
1.1版本还引入了管道机制，即在同一个TCp连接里面，客户端可以同时发送多个请求，进一步解决了HTTP的效率问题。
举例来说，客户端需要请求两个资源。以前的做法是，在同一个TCP连接里面，先发送A请求，然后等待服务器做出回应，收到后再发出B请求。管道机制则是允许浏览器同时发出A请求和B请求，但是服务器还是按照顺序，先回应A请求，完成后再回应B请求
content-length
一个TCP链接现在是可以传送多个回应，这样就需要有一个机制，区分数据包是哪一个回应的，这就是Content-length字段的作用，用来声明本次回应的数据长度。

Content-Length: 3495

上面的代码就是告诉浏览器，本次回应的长度是3495个字节，后面的字节就是属于下一个回应了。  
在1.0版本中是不需要使用content-length字段的，因为浏览器发现服务器关闭了TCP连接，就 表示收到的数据已经全了。
4. 分块传输编码
    使用content-length的前提是，在服务器响应之前，必须知道响应的数据长度。  
    对于一些很耗时的操作来说，意味着服务器要等到所有的操作完成之后才能发送数据，这样效率不高，更好的处理方法是产生一块数据，就发送一块，使用“流模式”取代“缓存模式”。  
因此1.1版本规定可以不适用content-length字段，采用“分块传输编码”只要请求或回应的头信息有transfer-Encoding字段，就表示回应的是长度未定的数据块组成。

    ```javascript
Transfer-Encoding: chunked

每个飞控数据块之前，都会有一个16进制的数值，表示这个块的长度，最后是一个大小为0的块，表示本次回应的数据已经发送完成了，如下例

```javascript

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain
Transfer-Encoding: chunked
25
This is the data in the first chunk
1C
and this is the second one
3
con
8
sequence
0

5. 其他功能
1.1版本还增加了许多动词方法：PUT PATCH HEAD OPTIONS DELETE  
另外客户端请求的头信息增加了Host字段，用来指定服务器的域名。

    ```javascript
Host: www.example.com

有了Host字段，就可以将请求发往同一个服务器的不同网站，为虚拟主机打下了基础。

缺点
队头阻塞：1.1虽然匀速复用TCP，但是同一个TCP中，所有的数据通信都是依次进行，服务器只有处理完一个回应才会进行下一个回应。要是前面的响应非常慢，后面就会有许多请求排队等待

HTTP/2

二进制协议
HTTP/1.1版的头信息肯定是文本（ASCII编码），数据体可以是文本也可以是二进制，HTTP/2是一个彻底的二进制协议，头信息和数据体都是二进制，并且统称为“帧”，头信息帧和数据帧。
二进制帧的好处是可以定义额外的帧，HTTP/2定义了近10中帧，也为将来的高级应用打下了基础。
多工
HTTP/2 复用TCP连接，在一个连接里，客户端和浏览器都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一一对应，这样就避免了"队头堵塞"。
举例来说，在一个TCP连接里面，服务器同时收到了A请求和B请求，于是先回应A请求，结果发现处理过程非常耗时，于是就发送A请求已经处理好的部分，接着回应B请求，完成后，再发送A请求剩下的部分。
这样双向的、实时的通信，就叫做多工（Multiplexing）。
数据流
因为 HTTP/2 的数据包是不按顺序发送的，同一个连接里面连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。
HTTP/2 将每个请求或回应的所有数据包，称为一个数据流（stream）。每个数据流都有一个独一无二的编号。数据包发送的时候，都必须标记数据流ID，用来区分它属于哪个数据流。另外还规定，客户端发出的数据流，ID一律为奇数，服务器发出的，ID为偶数。
数据流发送到一半的时候，客户端和服务器都可以发送信号（RST_STREAM帧），取消这个数据流。1.1版取消数据流的唯一方法，就是关闭TCP连接。这就是说，HTTP/2 可以取消某一次请求，同时保证TCP连接还打开着，可以被其他请求使用。
客户端还可以指定数据流的优先级。优先级越高，服务器就会越早回应。
头信息压缩
HTTP 协议不带有状态，每次请求都必须附上所有信息。所以，请求的很多字段都是重复的，比如Cookie和User Agent，一模一样的内容，每次请求都必须附带，这会浪费很多带宽，也影响速度。
HTTP/2 对这一点做了优化，引入了头信息压缩机制（header compression）。一方面，头信息使用gzip或compress压缩后再发送；另一方面，客户端和服务器同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提高速度了。
服务器推送
HTTP/2 允许服务器未经请求，主动向客户端发送资源，这叫做服务器推送（server push）。
常见场景是客户端请求一个网页，这个网页里面包含很多静态资源。正常情况下，客户端必须收到网页后，解析HTML源码，发现有静态资源，再发出静态资源请求。其实，服务器可以预期到客户端请求网页后，很可能会再请求静态资源，所以就主动把这些静态资源随着网页一起发给客户端了。

HTTP method

一台服务器要与HTTP1.1兼容，只要为资源实现GET和HEAD方法即可。
GET是最常见的方法，通常用于请求服务器发送的某个资源
3.HEAD与GET类似，但服务器在响应中只返回首部，不会返回实体的主体部分。
PUT让服务器用请求主体部分来创建一个由请求的REL命名的新文档，如果那个URL已经存在的话，就用这个主体替代。
POST期初是用来向服务器输入数据的，实际上用它来支持HTML表单，表单中填好的数据通常用被送给服务器，然后由服务器将其发送到要去的地方。
TRACE会在目的服务器发起一个环回诊断，最后一站的服务器会弹出一个TEACE响应并在响应主体中携带他收到的原始请求报文。TRANCE的方法主要用于诊断，用于验证请求是否如愿穿过了请求/响应链。
OPTIONS方法请求web服务器告知其支持的各种功能，可以查询服务器支持哪些方法或者对某些特殊资源支持哪些方法。
DELETE请求服务器删除请求URL指定的资源。

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