HTTP详解(1)-工作原理
出处 http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8680808#t0
1. HTTP简介
HTTP协议(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。
在了解HTTP如何工作之前,我们先了解计算机之间的通信。
2. 计算机相互之间的通信
互联网的关键技术就是TCP/IP协议。两台计算机之间的通信是通过TCP/IP协议在因特网上进行的。实际上这个是两个协议:
TCP : Transmission Control Protocol 传输控制协议和IP: Internet Protocol 网际协议。
IP:计算机之间的通信
IP协议是计算机用来相互识别的通信的一种机制,每台计算机都有一个IP.用来在internet上标识这台计算机。 IP 负责在因特网上发送和接收数据包。通过 IP,消息(或者其他数据)被分割为小的独立的包,并通过因特网在计算机之间传送。IP 负责将每个包路由至它的目的地。
IP协议仅仅是允许计算机相互发消息,但它并不检查消息是否以发送的次序到达而且没有损坏(只检查关键的头数据)。为了提供消息检验功能,直接在IP协议上设计了传输控制协议TCP.
TCP : 应用程序之间的通信
TCP确保数据包以正确的次序到达,并且尝试确认数据包的内容没有改变。TCP在IP地址之上引端口(port),它允许计算机通过网络提供各种服务。一些端口号为不同的服务保留,而且这些端口号是众所周知。
服务或者守护进程:在提供服务的机器上,有程序监听特定端口上的通信流。例如大多数电子邮件通信流出现在端口25上,用于wwww的HTTP通信流出现在80端口上。
当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时,它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后,TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信,占用两个计算机之间整个的通信线路。TCP 用于从应用程序到网络的数据传输控制。TCP 负责在数据传送之前将它们分割为 IP 包,然后在它们到达的时候将它们重组。
TCP/IP 就是TCP 和 IP 两个协议在一起协同工作,有上下层次的关系。
TCP 负责应用软件(比如你的浏览器)和网络软件之间的通信。IP 负责计算机之间的通信。TCP 负责将数据分割并装入 IP 包,IP 负责将包发送至接受者,传输过程要经IP路由器负责根据通信量、网络中的错误或者其他参数来进行正确地寻址,然后在它们到达的时候重新组合它们。
3. HTTP协议所在的协议层
HTTP是基于TCP协议之上的。在TCP/IP协议参考模型的各层对应的协议如下图,其中HTTP是应用层的协议。
4. HTTP请求响应模型
HTTP由请求和响应构成,是一个标准的客户端服务器模型(B/S)。HTTP协议永远都是客户端发起请求,服务器回送响应。见下图:
HTTP是一个无状态的协议。无状态是指客户机(Web浏览器)和服务器之间不需要建立持久的连接,这意味着当一个客户端向服务器端发出请求,然后服务器返回响应(response),连接就被关闭了,在服务器端不保留连接的有关信息.HTTP遵循请求(Request)/应答(Response)模型。客户机(浏览器)向服务器发送请求,服务器处理请求并返回适当的应答。所有HTTP连接都被构造成一套请求和应答。
5. HTTP工作过程
一次HTTP操作称为一个事务,其工作整个过程如下:
1 ) 、地址解析,
如用客户端浏览器请求这个页面:http://localhost.com:8080/index.htm
从中分解出协议名、主机名、端口、对象路径等部分,对于我们的这个地址,解析得到的结果如下:
协议名:http
主机名:localhost.com
端口:8080
对象路径:/index.htm
在这一步,需要域名系统DNS解析域名localhost.com,得主机的IP地址。
2)、封装HTTP请求数据包
把以上部分结合本机自己的信息,封装成一个HTTP请求数据包
3)封装成TCP包,建立TCP连接(TCP的三次握手)
在HTTP工作开始之前,客户机(Web浏览器)首先要通过网络与服务器建立连接,该连接是通过TCP来完成的,该协议与IP协议共同构建Internet,即著名的TCP/IP协议族,因此Internet又被称作是TCP/IP网络。HTTP是比TCP更高层次的应用层协议,根据规则,只有低层协议建立之后才能,才能进行更层协议的连接,因此,首先要建立TCP连接,一般TCP连接的端口号是80。这里是8080端口
4)客户机发送请求命令
建立连接后,客户机发送一个请求给服务器,请求方式的格式为:统一资源标识符(URL)、协议版本号,后边是MIME信息包括请求修饰符、客户机信息和可内容。
5)服务器响应
服务器接到请求后,给予相应的响应信息,其格式为一个状态行,包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码,后边是MIME信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。
实体消息是服务器向浏览器发送头信息后,它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束,接着,它就以Content-Type应答头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据
6)服务器关闭TCP连接
一般情况下,一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据,它就要关闭TCP连接,然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码
Connection:keep-alive
TCP连接在发送后将仍然保持打开状态,于是,浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间,还节约了网络带宽。
6. HTTP协议栈中各层数据流
首先我们看看客户端请求的时候,数据在各层协议的数据组织如下图:
而服务器解析客户机请求就是反向操作的过程,如下图:
客户机发起一次请求的时候:
客户机会将请求封装成http数据包-->封装成Tcp数据包-->封装成Ip数据包--->封装成数据帧--->硬件将帧数据转换成bit流(二进制数据)-->最后通过物理硬件(网卡芯片)发送到指定地点。
服务器硬件首先收到bit流....... 然后转换成ip数据包。于是通过ip协议解析Ip数据包,然后又发现里面是tcp数据包,就通过tcp协议解析Tcp数据包,接着发现是http数据包通过http协议再解析http数据包得到数据。
6. HTTPS实现原理
HTTPS(全称:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL。其所用的端口号是443。
有两种基本的加解密算法类型:
1)对称加密(symmetrcic encryption):密钥只有一个,加密解密为同一个密码,且加解密速度快,典型的对称加密算法有DES、AES,RC5,3DES等;
对称加密主要问题是共享秘钥,除你的计算机(客户端)知道另外一台计算机(服务器)的私钥秘钥,否则无法对通信流进行加密解密。解决这个问题的方案非对称秘钥。
2)非对称加密:使用两个秘钥:公共秘钥和私有秘钥。私有秘钥由一方密码保存(一般是服务器保存),另一方任何人都可以获得公共秘钥。
这种密钥成对出现(且根据公钥无法推知私钥,根据私钥也无法推知公钥),加密解密使用不同密钥(公钥加密需要私钥解密,私钥加密需要公钥解密),相对对称加密速度较慢,典型的非对称加密算法有RSA、DSA等。
下面看一下https的通信过程:
https通信的优点:
1)客户端产生的密钥只有客户端和服务器端能得到;
2)加密的数据只有客户端和服务器端才能得到明文;
3)客户端到服务端的通信是安全的。
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