【在Linux世界中追寻伟大的One Piece】应用层协议HTTP

1 -> HTTP协议

虽然我们说，应用层协议是我们程序猿自己定的。但实际上，已经有大佬们定义了一些现成的，又非常好用的应用层协议，供我们直接参考使用。**HTTP(超文本传输协议)**就是其中之一。

在互联网世界中，**HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)**是一个至关重要的协议。它定义了客户端(如浏览器)与服务器之间如何通信，以交换或传输超文本(如HTML文档)。

HTTP协议是客户端与服务器之间通信的基础。客户端通过HTTP协议向服务器发送请求，服务器收到请求后处理并返回响应。HTTP协议是一个无连接、无状态的协议，即每次请求都需要建立新的连接，且服务器不会保存客户端的状态信息。

2 -> 认识URL

平时我们俗称的"网址"其实就是说的URL。

2.1 -> urlencode和urldecode

像 / ?：等这样的字符，已经被url当做特殊意义理解了。因此这些字符不能随意出现。比如，某个参数中需要带有这些特殊字符，就必须先对特殊字符进行转义。

转义的规则如下：

将需要转码的字符转为16进制，然后从右到左，取4位(不足4位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成**%XY**格式。

例如：

"+"被转义成了"%2B"。

urldecode就是urlencode的逆过程。

3 -> HTTP协议请求与响应格式

3.1 -> HTTP请求

首行：[方法] + [url] + [版本]。
Header：请求的属性，冒号分割的键值对；每组属性之间使用\r\n分隔；遇到空行表示Header部分结束。
Body：空行后面的内容都是Body。Body允许为空字符串。如果Body存在，则在Header中会有一个Content-Length属性来标识Body的长度。

3.2 -> HTTP响应

首行：[版本号] + [状态码] + [状态码解释]。
Header：请求的属性，冒号分割的键值对；每组属性之间使用\r\n分隔；遇到空行表示Header部分结束。
Body：空行后面的内容都是Body。Body允许为空字符串。如果Body存在，则在Header中会有一个Content-Length属性来标识Body的长度；如果服务器返回了一个html页面，那么html页面内容就是在body中。

基本的应答格式

4 -> HTTP的方法

方法说明支持的HTTP协议版本GET获取资源1.0、1.1POST传输实体主体1.0、1.1PUT传输文件1.0、1.1HEAD获得报文首部1.0、1.1DELETE删除文件1.0、1.1OPTIONS询问支持的方法1.1TRACE追踪路径1.1CONNECT要求用隧道协议连接代理1.1LINK建立和资源之间的联系1.0UNLINE断开连接关系1.0
其中最常用的就是GET方法和POST方法。

4.1 -> HTTP常见方法

1. GET方法

用途：用于请求URL指定的资源。
示例：GET /index.html HTTP/1.1
特性：指定资源经服务器端解析后返回响应内容。
form表单：https://www.runoob.com/html/html-forms.html

**C++ **

要通过历史写的http服务器，验证GET方法，这里需要了解一下FORM表单的问题。

**这里就要引入web根目录，文件读取的基本操作了 **

**std::string GetFileContentHelper(const std::string &path) **

**{ **

** // 一份简单的读取二进制文件的代码 **

** std::ifstream in(path, std::ios::binary); **

** if (!in.is_open()) **

** return ""; **

** in.seekg(0, in.end); **

** int filesize = in.tellg(); **

** in.seekg(0, in.beg); **

** std::string content; **

** content.resize(filesize); **

** in.read((char )content.c_str(), filesize);*

** // std::vector<char> content(filesize); **

** // in.read(content.data(), filesize); **

** in.close(); **

** return content; **

}

2. POST方法

用途：用于传输实体的主体，通常用于提交表单数据。
示例：POST /submit.cgi HTTP/1.1
特性：可以发送大量的数据给服务器，并且数据包含在请求体中。
form表单：https://www.runoob.com/html/html-forms.html

**C++ **

要通过历史写的http服务器，验证POST方法，这里需要了解一下FORM表单的问题。

3. PUT方法

用途：用于传输文件，将请求报文主体中的文件保存到请求URL指定的位置。
示例：PUT /example.html HTTP/1.1
特性：不太常用，但在某些情况下，如RESTful API中，用于更新资源。

4. HEAD方法

用途：与GET方法类似，但不返回报文主体部分，仅返回响应头。
示例：HEAD** **/index.html HTTP/1.1
特性：用于确认URL的有效性及资源更新的日期时间等。

**C++ **

**// curl -i 显示 **

**$ curl -i www.baidu.com **

**HTTP/1.1 200 OK **

**Accept-Ranges: bytes **

Cache-Control: private, no-cache, no-store, proxy-revalidate, no

**transform **

Connection: keep-alive

**Content-Length: 2381 **

**Content-Type: text/html **

**Date: Sun, 16 Jun 2024 08:38:04 GMT **

**Etag: "588604dc-94d" **

**Last-Modified: Sun, 25 Aug 2024 13:27:56 GMT **

**Pragma: no-cache **

**Server: bfe/1.0.8.18 **

**Set-Cookie: BDORZ=27315; max-age=86400; domain=.baidu.com; path=/ **

**<!DOCTYPE html> **

**... **

**// 使用 head 方法，只会返回响应头 **

**$ curl --head www.baidu.com **

**HTTP/1.1 200 OK **

**Accept-Ranges: bytes **

Cache-Control: private, no-cache, no-store, proxy-revalidate, no

**transform **

**Connection: keep-alive **

**Content-Length: 277 **

**Content-Type: text/html **

**Date: Sun, 25 Aug 2024 17:43:38 GMT **

**Etag: "575e1f71-115" **

**Last-Modified: Mon, 13 Jun 2016 02:50:25 GMT **

**Pragma: no-cache **

Server: bfe/1.0.8.18

5. DELETE方法

用途：用于删除文件，是PUT的相反方法。
示例：DELETE** **/example.html HTTP/1.1
特性：按请求URL删除指定的资源。

6. OPTIONS方法

用途：用于查询针对请求URL指定的资源支持的方法。
示例：OPTIONS** *** HTTP/1.1
特性：返回允许的方法，如GET、POST等。

不支持的效果

C++

**// 搭建一个 nginx 用来测试 **

**// sudo apt install nginx **

**// sudo nginx -- 开启 **

**// ps ajx | grep nginx -- 查看 **

**// sudo nginx -s stop -- 停止服务 **

**$ sudo nginx -s stop **

**$ ps ajx | grep nginx **

**2944845 2945390 2945389 2944845 pts/1 **

**2945389 S+ **

**1002 **

**0:00 **

**grep --color=auto nginx **

**$ sudo nginx **

**$ ps axj | grep nginx **

**1 2945393 2945393 2945393 ? **

**-1 Ss **

**0 **

**0:00 **

**nginx: master process nginx **

**2945393 2945394 2945393 2945393 ? **

**-1 S **

**33 **

**0:00 **

**nginx: worker process **

**2945393 2945395 2945393 2945393 ? **

**-1 S **

**33 **

**0:00 **

**nginx: worker process **

**2944845 2945397 2945396 2944845 pts/1 **

**2945396 S+ **

**1002 **

**0:00 **

**grep --color=auto nginx **

**// -X(大 x) 指明方法 **

**$ curl -X OPTIONS -i http://127.0.0.1/ **

**HTTP/1.1 405 Not Allowed **

**Server: nginx/1.18.0 (Ubuntu) **

**Date: Sun, 25 Aug 2024 08:48:22 GMT **

**Content-Type: text/html **

**Content-Length: 166 **

**Connection: keep-alive **

**<html> **

**<head><title>405 Not Allowed</title></head> **

**<body> **

**
405 Not Allowed
**

**
nginx/1.18.0 (Ubuntu) **

**</body> **

</html>

支持的效果

**C++ **

**HTTP/1.1 200 OK **

Allow: GET, HEAD, POST, OPTIONS

**Content-Type: text/plain **

**Content-Length: 0 **

**Server: nginx/1.18.0 (Ubuntu) **

**Date: Sun, 25 Aug 2024 09:04:44 GMT **

**Access-Control-Allow-Origin: * **

**Access-Control-Allow-Methods: GET, POST, OPTIONS **

**Access-Control-Allow-Headers: Content-Type, Authorization **

// 注意：这里没有响应体，因为 Content-Length 为 0

5 -> HTTP的状态码

*类别原因短语1XX*Informational(信息性状态码)接收的请求正在处理2XX*Success(成功状态码)请求正常处理完毕3XX*Redirection(重定向状态码)需要进行附加操作以完成请求4XX*Client Error(客户端错误状态码)服务器无法处理请求5XX*Server Error(服务器错误状态码)服务器处理请求出错
最常见的状态码，比如 200(OK)，404(Not Found)，403(Forbidden)，302(Redirect，重定向)，504(Bad Gateway)。
状态码含义*应用样例100Continue上传大文件时，服务器告诉客户端可以继续上传。200OK访问网站首页，服务器返回网页内容。201Created发布新文章，服务器返回文章创建成功的信息。204No Content删除文章后，服务器返回“无内容”表示操作成功。301Moved Permanently网站换域名后，自动跳转到新域名；搜索引擎更新网站链接时使用。302Found或See Other用户登录成功后，重定向到用户首页304Not Modified浏览器缓存机制，对未修改的资源返回304状态码。400Bad Request填写表单时，格式不正确导致提交失败。401Unauthorized访问需要登录的页面时，未登录或认证失败。403Forbidden尝试访问有没有权限查看的页面404Not Found访问不存在的网页链接500Internal Server Error服务器崩溃或数据库错误导致页面无法加载502Bad Gateway使用代理服务器时，代理服务器无法从上游服务器获取有效响应。503Service Unavailable服务器维护或过载，暂时无法处理请求。*
以下是仅包含重定向相关状态码的表格：
*状态码含义是否临时重定向应用样例301Moved Permanently否(永久重定向)网站换域名后，自动跳转到新域名；搜索引擎更新网站链接时使用。302Found或See Other是(临时重定向)用户登录成功后，重定向到用户首页。307Temporary Redirect是(临时重定向)临时重定向资源到新的位置(较少使用)。308Permanent Redirect*否(永久重定向)**永久重定向资源到新的位置(较少使用)。
关于重定向的验证，以301为代表：

HTTP状态码301(永久重定向)和302(临时重定向)都依赖Location选项。以下是关于两者依赖Location选项的详细说明：

HTTP状态码301(永久重定向)：

当服务器返回HTTP 301状态码时，表示请求的资源已经被永久移动到新的位置。
在这种情况下，服务器会在响应中添加一个Location头部，用于指定资源的新位置。这个Location头部包含了新的URL地址，浏览器会自动重定向到该地址。
例如，在HTTP响应中，可能会看到类似于以下的头部信息。

**C++ **

**HTTP/1.1 301 Moved Permanently\r\n **

Location: https://www.new-url.com\r\n

HTTP状态码302(临时重定向)：

当服务器返回HTTP 302状态码时，表示请求的资源临时被移动到新的位置。
同样地，服务器也会在响应中添加一个Location头部来指定资源的新位置。浏览器会暂时使用新的URL进行后续的请求，但不会缓存这个重定向。
例如，在HTTP响应中，可能会看到类似于以下的头部信息。

**C++ **

**HTTP/1.1 302 Found\r\n **

Location: https://www.new-url.com\r\n

总结：无论是HTTP 301还是HTTP 302重定向，都需要依赖Location选项来指定资源的新位置。这个Location选项是一个标准的HTTP响应头部，用于告诉浏览器应该将请求重定向到哪个新的URL地址。

6 -> HTTP常见Header

Content-Type：数据类型(text/html等)。
Content-Length：Body的长度。
Host：客户端告知服务器，所请求的资源是在哪个主机的哪个端口上。
User-Agent：声明用户的操作系统和浏览器版本信息。
referer：当前页面是从哪个页面跳转过来的。
Location：搭配3XX状态码使用，告诉客户端接下来要去哪里访问。
Cookie：用于在客户端存储少量信息。通常用于实现会话(session)的功能。

关于connection报头

HTTP中的Connection 字段是HTTP报文头的一部分，它主要用于控制和管理客户端与服务器之间的连接状态。

核心作用

管理持久连接：Connection 字段还用于管理持久连接（也称为长连接）。持久连接允许客户端和服务器在请求/响应完成后不立即关闭 TCP 连接，以便在同一个连接上发送多个请求和接收多个响应。

持久连接(长连接)

HTTP/1.1：在HTTP/1.1协议中，默认使用持久连接。当客户端和服务器都不明确指定关闭连接时，连接将保持打开状态，以便后续的请求和响应可以复用同一个连接。
HTTP/1.0：在HTTP/1.0协议中，默认连接是非持久的。如果希望在HTTP/1.0上实现持久连接，需要在请求头中显式设置Connection: keep-alive。

语法格式

Connection: keep-alive：表示希望保持连接以复用TCP连接。
Connection: close：表示请求/响应完成后，应该关闭TCP连接。

附上一张关于HTTP常见header的表格：
字段名含义样例Accept客户端可接受的响应内容类型
Accept:

text/html,application/xhtml+xml,app

lication/xml;q=0.9,image/webp,image

/apng,/;q=0.8
*Accept-Encoding客户端支持的数据压缩格式Accept-Encoding: gzip, deflate, brAccept-Language客户端可接受的语言类型Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8Host请求的主机名和端口号Host: www.example.com:8080User-Agent客户端的软件环境信息User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT
10.0; Win64; x64)
AppleWebKit/537.36 (KHTML, like
Gecko) Chrome/91.0.4472.124
Safari/537.36Cookie客户端发送给服务器的HTTP cookie信息Cookie: session_id=abcdefg12345;
user_id=123Referer请求的来源URLReferer:
http://www.example.com/previous_pag
e.htmlContent-Type实体主体的媒体类型Content-Type: application/x-wwwform-urlencoded (对于表单提交) 或
Content-Type: application/json (对于JSON数据）Content-Length实体主体的字节大小Content-Length: 150Authorization认证信息，如用户名和密码Authorization: Basic
QWxhZGRpbjpvcGVuIHNlc2FtZQ== (Base64编码后的用户名:密码)Cache-Control缓存控制指令请求时：Cache-Control: no-cache 或
Cache-Control: max-age=3600；响应
时：Cache-Control: public, max-age=3600Connection请求完后是关闭还是保持连接Connection: keep-alive 或
Connection: closeDate请求或响应的日期和时间Date: Sun, 25 Aug 2024 19:11:00 GMTLocation*重定向的目标URL(与3XX状态码配合使用)*Location:
http://www.example.com/new_location
.html (与 302 状态码配合使用)Server服务器类型*Server: Apache/2.4.41 (Unix)Last-Modified资源的最后修改时间*Last-Modified: Sun, 25 Aug 2024
19:29:00 GMTETag资源的唯一标识符，用于缓存*ETag: "3f80f-1b6-5f4e2512a4100"EXpires响应过期的日期和时间*Expires: Sun, 25 Aug 2024 19:28:00GMT*

7 -> 最简单的HTTP服务器

实现一个最简单的HTTP服务器，只在网页上输出"hello world"；只要我们按照HTTP协议的要求构造数据，就很容易能做到。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

void Usage() 
{
    printf("usage: ./server [ip] [port]\n");
}

int main(int argc, char* argv[]) 
{
    if (argc != 3) 
    {
        Usage();

        return 1;
    }

    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (fd < 0) 
    {
        perror("socket");

        return 1;
    }

    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if (ret < 0) 
    {
        perror("bind");

        return 1;
    }

    ret = listen(fd, 10);
    if (ret < 0) 
    {
        perror("listen");

        return 1;
    }

    for (;;) 
    {
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t len;
        int client_fd = accept(fd, (struct sockaddr*)&client_addr,
            &len);
        if (client_fd < 0) 
        {
            perror("accept");

            continue;
        }

        char input_buf[1024 * 10] = { 0 }; // 用一个足够大的缓冲区直接把数据读完.
        size_t read_size = read(client_fd, input_buf,
                sizeof(input_buf) - 1);
        if (read_size < 0) 
        {
            return 1;
        }

        printf("[Request] %s", input_buf);

        char buf[1024] = { 0 };
        const char* hello = "<h1>hello world</h1>";

        sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\nContent-Length:%lu\n\n%s",
        strlen(hello), hello);

        write(client_fd, buf, strlen(buf));
    }
    return 0;
}

注意：

此处使用9090端口号启动了HTTP服务器。虽然HTTP服务器一般使用80端口，但这只是一个通用的习惯。并不是说HTTP服务器就不能使用其他的端口号。使用chrome测试我们的服务器时，可以看到服务器打出的请求中还有一个GET/favicon.ico HTTP/1.1这样的请求。

8 -> HTTP历史及版本核心技术与时代背景

HTTP(Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议)作为互联网中浏览器和服务器间通信的基石，经历了从简单到复杂、从单一到多样的发展过程。以下将按照时间顺序，介绍HTTP的主要版本、核心技术及其对应的时代背景。

HTTP/0.9

核心技术：

仅支持GET请求方法。
仅支持纯文本传输，主要是HTML格式。
无请求和响应头信息。

时代背景：

1991年，HTTP/0.9版本作为HTTP协议的最初版本，用于传输基本的超文本HTML内容。
当时的互联网还处于起步阶段，网页内容相对简单，主要以文本为主。

HTTP/1.0

核心技术：

引入POST和HEAD请求方法。
请求和响应头信息，支持多种数据格式(MIME)。
支持缓存(cache)。
状态码(status code)、多字符集支持等。

时代背景：

1996年，随着互联网的快速发展，网页内容逐渐丰富，HTTP/1.0版本应运而生。
为了满足日益增长的网络应用需求，HTTP/1.0增加了更多的功能和灵活性。
然而，HTTP/1.0的工作方式是每次TCP连接只能发送一个请求，性能上存在一定局限。

HTTP/1.1

核心技术：

引入持久连接(persistent connection)，支持管道化(pipelining)。
允许在单个TCP连接上进行多个请求和响应，提高了性能。
引入分块传输编码(chunked transfer encoding)。
支持Host头，允许在一个IP地址上部署多个Web站点。

时代背景：

1999年，随着网页加载的外部资源越来越多，HTTP/1.0的性能问题愈发突出。
HTTP/1.1通过引入持久连接和管道化等技术，有效提高了数据传输效率。
同时，互联网应用开始呈现出多元化、复杂化的趋势，HTTP/1.1的出现满足了这些需求。

HTTP/2.0

核心技术：

**多路复用(multiplexing)**，一个TCP连接允许多个HTTP请求。
**二进制帧格式(binary framing)**，优化数据传输。
**头部压缩(header compression)**，减少传输开销。
**服务器推送(server push)**，提前发送资源到客户端。

时代背景：

2015年，随着移动互联网的兴起和云计算技术的发展，网络应用对性能的要求越来越高。
HTTP/2.0通过多路复用、二进制帧格式等技术，显著提高了数据传输效率和网络性能。
同时，HTTP/2.0还支持加密传输(HTTPS)，提高了数据传输的安全性。

HTTP/3.0

核心技术：

使用QUIC协议替代TCP协议，基于UDP构建的多路复用传输协议。
减少了TCP三次握手及TLS握手时间，提高了连接建立速度。
解决了TCP中的线头阻塞问题，提高了数据传输效率。

时代背景：

2022 年，随着5G、物联网等技术的快速发展，网络应用对实时性、可靠性的要求越来越高。
HTTP/3.0通过使用QUIC协议，提高了连接建立速度和数据传输效率，满足了这些需求。
同时，HTTP/3.0还支持加密传输(HTTPS)，保证了数据传输的安全性。

感谢各位大佬支持！！！

互三啦！！！

标签： http 网络协议网络

本文转载自: https://blog.csdn.net/weixin_74809706/article/details/141531577
版权归原作者 枫叶丹4 所有，如有侵权，请联系我们删除。

【在Linux世界中追寻伟大的One Piece】应用层协议HTTP

1 -> HTTP协议

2 -> 认识URL

2.1 -> urlencode和urldecode

3 -> HTTP协议请求与响应格式

3.1 -> HTTP请求

3.2 -> HTTP响应

4 -> HTTP的方法

4.1 -> HTTP常见方法

405 Not Allowed

5 -> HTTP的状态码

6 -> HTTP常见Header

7 -> 最简单的HTTP服务器

8 -> HTTP历史及版本核心技术与时代背景

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