HTTP协议

 

 

 

                                     

HTTP请求的7个步骤

1.建立TCP链接

2.浏览器发送请求(GET/sample/hello.jsp HTTP/1.1)

3.浏览器发送请求头(request header)

4.服务器发送应答(HTTP/1.1 200 OK)

5.服务器发送应答头(response header)

6.服务器发送数据

7.服务器关闭TCP连接

HTTP协议的基本组成

1.HTTP 报文

用于 HTTP 协议交互的信息被称为 HTTP 报文。请求端(客户端)的 HTTP 报文叫做请求报文;响应端(服务器端)的叫做响应报文。HTTP 报文本身是由多行(用 CR[carriage return]+LF[line feed] 作换行符)数据构成的字符串文本。

2.HTTP 报文结构

HTTP 报文大致可分为报文首部和报文主体两部分。两者由最初出现的空行(CR+LF)来划分。通常,并不一定有报文主体。如下:

2.1请求报文结构

请求报文的首部内容由以下数据组成:

  • 请求行 —— 包含用于请求的方法、请求 URI 和 HTTP 版本。
  • 首部字段 —— 包含表示请求的各种条件和属性的各类首部。(通用首部、请求首部、实体首部以及RFC里未定义的首部如 Cookie 等)

请求报文的示例,如下:

 

                                     图3:请求报文示例

2.2响应报文结构

 

 

                图4:响应报文结构

响应报文的首部内容由以下数据组成:

  • 状态行 —— 包含表明响应结果的状态码、原因短语和 HTTP 版本。
  • 首部字段 —— 包含表示请求的各种条件和属性的各类首部。(通用首部、响应首部、实体首部以及RFC里未定义的首部如 Cookie 等)

响应报文的示例,如下:

 

tcp的三次握手

TCP握手协议 

在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接.

第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)【同步标志,同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号,该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。在这里,可以把TCP序列编号看作是一个范围从0到4,294,967,295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。】到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认; 

SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV【SYN_RECV是指,服务端被动打开后,接收到了客户端的SYN并且发送了ACK时的状态。再进一步接收到客户端的ACK就进入ESTABLISHED状态。】状态; 

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)【确认消息也称为ACK消息,是在计算机网上中通信协议的一部分,是设备或是进程发出的消息,回复已收到数据】,此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态【含义TCP:连接成功】,完成三次握手.

握手协议 

在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接.

第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认; 

SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态; 

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手.

完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据A与B建立TCP连接时:首先A向B发SYN(同步请求),然后B回复SYN+ACK(同步请求应答),最后A回复ACK确认,这样TCP的一次连接(三次握手)的过程就建立了!

一、TCP报文格式

        TCP/IP协议的详细信息参看《TCP/IP协议详解》三卷本。下面是TCP报文格式图:

 

 

 

 

图1 TCP报文格式

        上图中有几个字段需要重点介绍下:

        (1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。

        (2)确认序号:Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。

        (3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:

                (A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。

                (B)ACK:确认序号有效。

                (C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。

                (D)RST:重置连接。

                (E)SYN:发起一个新连接。

                (F)FIN:释放一个连接。

 

        需要注意的是:

                (A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。

                (B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。 

 

二、三次握手

        所谓三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP连接,就是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程由客户端执行connect来触发,整个流程如下图所示:

 

图2 TCP三次握手

        (1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。

        (2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

        (3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

四次挥手

         三次握手耳熟能详,四次挥手估计就,所谓四次挥手(Four-Way Wavehand)即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发,整个流程如下图所示:

图3 TCP四次挥手

        由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭,上图描述的即是如此。

        (1)第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1【 fin_wait1状态是在server端主动要求关闭tcp连接,并且主动发送fin以后,等待client端回复ack时候的状态】状态。

        (2)第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT【 CLOSE_WAIT 表示远程计算器关闭连接,正在等待socket连接的关闭。 FIN_WAIT_1 表示socket连接关闭,正在关闭连接】状态。

        (3)第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK【闭一个TCP连接需要从两个方向上分别进行关闭,双方都是通过发送FIN来表示单方向数据的关闭】状态。

        (4)第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

        上面是一方主动关闭,另一方被动关闭的情况,实际中还会出现同时发起主动关闭的情况,具体流程如下图:

图4 同时挥手

 

 

http的版本

HTTP/0.9

        HTTP协议的最初版本,功能简陋,仅支持请求方式GET,并且仅能请求访问HTML格式的资源。

      但是1.0版本的工作方式是每次TCP连接只能发送一个请求,当服务器响应后就会关闭这次连接,下一个请求需要再次建立TCP连接,就是不支持keepalive。

1.1   版的最大变化,就是引入了持久连接(persistent connection),即TCP连接默认不关闭,可以被多个请求复用,不用声明Connection: keep-alive。解决了1.0版本的keepalive问题,1.1版本加入了持久连接,一个TCP连接可以允许多个HTTP请求;

1.2      为了解决1.1版本利用率不高的问题,提出了HTTP/2.0版本。增加双工模式,即不仅客户端能够同时发送多个请求,服务端也能同时处理多个请求,解决了队头堵塞的问题

、HTTP响应模型

        服务器收到HTTP请求之后,会有多种方法响应这个请求,下面是HTTP响应的四种模型:

        单进程I/O模型

服务端开启一个进程,一个进程仅能处理一个请求,并且对请求顺序处理;

        多进程I/O模型

服务端并行开启多个进程,同样的一个进程只能处理一个请求,这样服务端就可以同时处理多个请求;

        复用I/O模型

服务端开启一个进程,但是呢,同时开启多个线程,一个线程响应一个请求,同样可以达到同时处理多个请求,线程间并发执行;

        复用多线程I/O模型

服务端并行开启多个进程,同时每个进程开启多个线程,这样服务端可以同时处理进程数M*每个进程的线程数N个请求

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