万字HTTP学习笔记

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计划做得多不如极客上路

老师背景：

罗剑锋（Chrono） 前奇虎360技术专家，Nginx/OpenResty开源项目贡献者

“To Be a HTTP Hero！”

一、破冰篇

01：HTTP前世今生

HTTP关键技术（蒂姆-伯纳斯-李）：

1. URI：统一资源标识符
2. HTML：超文本标记语言
3. HTTP:超文本传输协议

HTTP发展历程：

1. HTTP/0.9
2. HTTP/1.0（1996）
3. HTTP/1.1（1999）
4. HTTP/2（2015）
5. HTTP/3（基于Google QUIC未来的发展方向）

02: HTTP是什么，不是什么

HTTP （HYPERText Transfer Protocol超文本传输协议） =  超文本 + 传输 + 协议

超文本：文本属于线性，超文本包括图片视频音频超链接等等，是非线性的网状结构关系

传输：搬运工，从A - > B 或者从A - > B - > C,HTTP是双向的

协议：一个或者多个的双方约定

HTTP是什么：

“HTTP 是一个在计算机世界里专门在两点之间传输文字、图片、音频、视频等超文本数据的约定和规范”。

HTTP不是什么：

HTTP不是互联网、不是编程语言、不是应用、HTTP更加不是一个孤立的协议。

在互联网世界里，HTTP 通常跑在 TCP/IP 协议栈之上，依靠 IP 协议实现寻址和路由、TCP 协议实现可靠数据传输、DNS 协议实现域名查找、SSL/TLS 协议实现安全通信。此外，还有一些协议依赖于 HTTP，例如 WebSocket、HTTPDNS 等。这些协议相互交织，构成了一个协议网，而 HTTP 则处于中心地位。

小结：

HTTP 是一个用在计算机世界里的协议，它确立了一种计算机之间交流通信的规范，以及相关的各种控制和错误处理方式。HTTP 专门用来在两点之间传输数据，不能用于广播、寻址或路由。HTTP 传输的是文字、图片、音频、视频等超文本数据。HTTP 是构建互联网的重要基础技术，它没有实体，依赖许多其他的技术来实现，但同时许多技术也都依赖于它。

03：与HTTP相关的各种概念

1：上集

浏览器（B）: chrome

服务器（Web Server）：Apache、...

CDN（Content Diliver xxx）：内容分发网络

 2：下集

• TCP/IP : IP（Internet Protocol）协议负责寻址，TCP（Transmission Control Protocol）协议负责通讯
• DNS：域名系统（Domain Name System）用来做域名映射(“nginx” ===> 95.211.80.227)，用点号分割，级别从左到右升高，最右为顶级域名。
• URI（Uniform Resource Identify）：统一资源标识符，URL（Uniform Resource Locator）统一资源定位符，是URI的子集，但是差异不大。

  • http://nginx/en/download.html
    
    协议名：即访问该资源应当使用的协议，在这里是“http”；
    主机名：即互联网上主机的标记，可以是域名或 IP 地址，在这里是“nginx”；
    路径：即资源在主机上的位置，使用“/”分隔多级目录，在这里是“/en/download.html”。

• HTTPS（HTTP over SSL/TLS）：SSL（Secure Socket Layer） =改名=> TLS(Transport Layer Security)
• 代理（Proxy）：常见的代理种类有
  • 匿名代理 - 外界只看到代理
  • 透明代理 - 顾名思义
  • 正向代理 - 靠近客户端，代表客户端向服务器发请求
  • 反向代理 - 靠近服务端，代表服务器响应客户端
• 课后思考：
  • Q:DNS 与 URI 有什么关系？
  • A:DNS 做域名映射找到对应的地址，URI由 协议名+ 主机名+ 路径，DNS通过主机名找到地址，URI访问到具体的路径
  • Q:在讲代理时我特意没有举例说明，你能够用引入一个“小强”的角色，通过打电话来比喻一下吗？
  • A: 正向代理：我用小明的电话打电话给小强。反向代理：我打给小明找到小强

04：“四层”、“七层”是什么

TCP/IP网络分层

• 第一层：链接层（Link Layer），负责在以太网、WIFI这样得底层网络上发送原始数据包，MAC工作的地方
• 第二层：网际层（Internet Layer）,IP就在这里工作
• 第三层：传输层（Transport Layer），保证数据“可靠”地传输。TCP、UDP就在这一层工作的，他们的区别是，TCP可靠、连续字节流、有先后顺序，UDP则是分散的数据包，顺序阀，乱序收，不保证一定到达
• 第四层：应用层（Application Layer）,Telnet、SSH、FTP、SMTP、HTTP就在这一层，MAC层传输单位是帧，IP层传输的是包，TCP传输单位是段，HTTP传输单位是消息或者报文

OSI网络分层模型

• 第一层：物理层，网络的物理形式，例如电缆、光纤、网卡、集线器等等；
• 第二层：数据链路层，它基本相当于 TCP/IP 的链接层；
• 第三层：网络层，相当于 TCP/IP 里的网际层；
• 第四层：传输层，相当于 TCP/IP 里的传输层；
• 第五层：会话层，维护网络中的连接状态，即保持会话和同步；
• 第六层：表示层，把数据转换为合适、可理解的语法和语义；
• 第七层：应用层，面向具体的应用传输数据。

两个模型的映射关系

• 第一层：物理层，TCP/IP 里无对应；

• 第二层：数据链路层，对应 TCP/IP 的链接层；

• 第三层：网络层，对应 TCP/IP 的网际层；

• 第四层：传输层，对应 TCP/IP 的传输层；

• 第五、六、七层：统一对应到 TCP/IP 的应用层。

小结：

1. 七层大学的时候一般是这个样背..“物数网传会表应”。老师将整个网络层具象化到A寄快递给B。A发送的玩具（数据），A来看就是 （装玩具袋）应用层 ->（贴标签）传输层 -> （装上快递小哥的车）网际层 ->（装上通往B城市的大卡车） 连接层 -> B则反之，倒过来直到最后拆出玩具（数据）。 这样的举例加深了我对整个网络模型的印象与理解。
2. 关于传输层TCP、UDP看了网友的例子，也是很好理解 。TCP属于顺丰，快递必须送到你的手里才行，UDP就想别家快递员，不在家就扔你门口（快递员看到别打我）

课下思考

• 你能用自己的话解释一下“二层转发”“三层路由”吗？
  • 四层模型中，二层表示网际层路由，三层表示传输层做不了路由，肯定是不符合题意
  • 七层模型中，二层表示数据链路层，三层是网络层。数据链路层表示通过MAC地址来转发，网络层则是通过IP进行路由
• 你认为上一讲中的 DNS 协议位于哪一层呢？
  • DNS属于代理，只是做域名映射，所以是应用层。
• 你认为 CDN 工作在那一层呢？
  • CDN也是代理，做内容分发，也在应用层

05：域名里面的门道

域名的形式

“time.geekbang”

time:主机名，www(万维网服务)、mail（邮件服务）
geekbang：二级域名
org：顶级域名

域名的和解析

1. 根域名服务器：返回“com”、“org”、"cn"等顶级域名服务器的IP地址
2. 顶级域名服务器：返回apple各自域名下的权威域名服务器
3. 权威域名服务器：返回www.apple的ip地址

例如要访问“www.apple”：

1. 访问跟根域名服务器告诉你com对应的顶级域名服务器地址
2. 访问顶级域名服务器的地址返回apple对应的权威域名服务器地址
3. 访问权威域名服务器地址返回www.apple的地址

注意：

当全世界的网民都在上网的时候，如果不采取别的手段，也会瘫痪:

1. 一个是大公司、网络运营商用的代理DNS，简称非权威域名服务器，可以缓存之前查询的结果。
2. 操作系统对访问过的DNS解析结果做缓存
3. 主机映射 Linux在“/etc/hosts ”而Windows在“C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts”中配置，操作系统找不到DNS记录，会在这里找

域名的“新玩法”

• 重定向，用新IP地址的机器顶替旧服务，域名不变，对外访问也不变，无感替换
• 内部DNS，用域名来标记内部服务，无需写死IP
• 负载均衡，一个是返回多个IP地址，用于前端在判断（之前公司用过ping）那个连接好用哪个访问。二是通过内部策略，直接给客户端分配最近的主机。

课后思考

Q1：在浏览器地址栏里随便输入一个不存在的域名，比如就叫“www. 不存在”，试着解释一下它的 DNS 解析过程。

A: 前面提过，域名解析的过程是“自顶向下”，并且本地计算机、附近的DNS也会做缓存。所以解析过程是（发起访问"www.不存在" --> 操作系统找缓存 --> hosts文件映射 --> 内部DNS缓存(如果有) --> 网络运营商DNS缓存（非核心？） --> 根域名服务器 --> 顶级域名服务器（有继续，没有就返回） --> 权威域名服务器（同理） ）

Q2：如果因为某些原因，DNS 失效或者出错了，会出现什么后果？

A:由A1得知，这个问题需要分析，本地是否由缓存，如果有，则无需转发至DNS，如果没有，返回错误

评论区补充发现：

1. 查找是基于UDP协议查找的
2. ISP（Internet Service Provider）网络服务提供商、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）动态主机配置协议
3. 返回多个DNS，我发现有“8.8.8.8”和“114.114.114” windows 使用“ipconfig /all”
4. A1上面少了一层浏览器缓存

06： 自己动手，搭建HTTP实验环境

“最小化”环境用到的应用软件：

Wireshark

Chrome/Firefox

Telnet

OpenResty

以下是部署的问题：
1、http_study已解压，openresty也在http_study目录下，http_study也在openresty下，但在http_study\www\start运行后提示windows找不到文件..\openresty\nginx
A: 问题本质，就是在运行自己写的Windows批脚本不要用管理员身份运行，运行路径会变为C:\System32，此时../openXXX就找不到了，如果非要，notepad改start改绝对路径。
2、Nginx 错误10013: An attempt was made to access a socket in a way forbidden by its access permissions
A: 1：netstat -aon | findstr :80 or 443（https）//找到端口占用情况 tasklist|findstr "进程号" //占用端口服务 ，任务管理器关掉服务

二、基础篇

01| 一次浏览器的访问流程

访问IP www.127.0.0.1/

访问域名 http://www.chrono

先讲两个访问方法的相同点：

1、浏览器通过URI、端口号，和Web服务器建立TCP连接，当然要三次握手，HTTP就可以干活了

2、然后Browser发送一条HTTP/1.1协议

3、然后回WebServer会返回一个HTTP/1.1 200 OK

4、浏览器ACK WebServer走的是UDP协议（这里没抓）

5、Browser解析HTML文件

区别：

1、通过域名访问的，需要访问一遍自己的缓存 + hots文件，最后才去DNS取

02| HTTP报文拆解

| 组成HTTP报文的结构分为三大类：

• 起始行（start line）：描述报文的基本信息
• 头部字段集合（header）：key-value形式 ，里面有许多报文的信息
• 消息正文（body）：实际传输的东西，不一定是文本，可能是图片音频等二进制
• HTTP协议中，必须要有header，可以没有body，并且header之后必须有“空行”，就是“CRLF”，十六进制为“0D0A”

来看看实际报文结构:

抽象后的报文:

| 报文又分为以下两种：

        HTTP报文又分为两种，一中是请求报文，一种是响应报文。他们有相同的地方，也有不同的地方。

相同点：

1、都有起始行、头部字段,都是CRLF表示结束。

抽象图如下&

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