TCP/IP协议族（一）HTTP简介、请求方法与响应状态码

心已赠人 2022-03-28 04:24 187阅读 0赞

### 一、TCP/IP协议族简介 ###

TCP/IP不单单指的是TCP和IP这两个协议，而是指与其相关的各种协议。比如，HTTP(80)，FTP(21)，DNS(53)，TCP，UDP，IP，SMTP(25)、Telnet(23)、SNMP(161)等等都是属于TCP/IP协议族的范畴。(注：协议后面的数字是它的端口号)

**1、TCP/IP协议族的分层**

TCP/IP协议族是分层管理的，在OSI标准中可以分为七层（应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层；可记为：应表会传网数物），本篇博客采用的是TCP/IP协议族中的四层（应用层、传输层、网络层、链路层）

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**①. 网络接口层**

TCP/IP协议模型的基层，负责数据帧的发送和接收。对应OSI模型中的物理层和数据链路层，是TCP/IP的最底层，不过通常在描述TCP/IP模型时还是会划分具体为物理层(PHY)和数据链路层(MAC)。

**②. 网络层**

通过互联网协议将数据包封装成互联网数据包，并允许必要的路由算法。这里有4种互联协议：

*  网际协议IP：负责在主机和网络之间的路径寻址和数据包路由
 *  地址解析协议ARP：获得同一物理网路中的主机硬件地址
 *  网际控制消息协议ICMP：发送消息，并报告有关数据包的传送错误
 *  互联组管理协议IGMP：用来实现本地多路广播路由器报告

**③. 传输层**

传输协议在主机之间提供通信会话，传输协议的选择根据数据传输方式而定，主要有以下2种方式：

*  传输控制协议TCP(Transmission Control Prococol)：为应用程序提供可靠的通信连接，适用于要求得到响应的应用程序
 *  用户数据包协议UDP(User Data Protocol)：提供无连接通信，且不对传输包进行可靠性确认

**④. 应用层**

该层是面向用户的一层，也就是说用户可以直接操作该层，该层决定了向用户提供应用服务时的通信活动。本篇博客要聊的HTTP（HyperText Transfer Protocol：超文本传输协议）就位于该层。我们经常使用的FTP(File Transfer Protocol: 文件传输协议)和DNS (Domain Name System: 域名系统)都位于该层。FTP简单的说就是用来文件传输的。而DNS则负责域名解析的，通过DNS可以将域名（比如：www.cnblogs.com）与IP地址（201.33.xx.09）进行相互的转换。在7层中，又将该层分为：应用层、表示层和会话层。

在TCP/IP协议族中的每次直接在传输数据时的协作关系，以及交互过程，还是引用《图解HTTP》一书上的一张图来解释吧。下图就是这四层协议在数据传输过程中的工作方式。下面这张图还是相当直观的。在发送端是应用层-->链路层这个方向的封包过程，每经过一层都会增加该层的头部。而接收端则是从链路层-->应用层解包的过程，每经过一层则会去掉相应的首部。

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**2、TCP协议的三次握手（具体步骤查看[TCP/IP协议三次握手和四次挥手详解][TCP_IP]）**

TCP协议位于传输层，为了确保传输的可靠性，TCP协议在建立连接时需要三次握手(Three-way handshaking)下面的图就是TCP协议建立连接时三次握手的过程。

*  第一次握手：客户端发送一个带SYN标志的数据包给接收端，用于询问服务器端是否可以接收。如果可以，就进行第二次握手。
 *  第二次握手：接收端回传给发送端一个带有SYN/ACK的数据包，给发送端说，我收到你给我发送的SYN标志了，我再给你传一个ACK标志，你能收到吗？如果发送端收到了SYN/ACK这个数据包，就可以确认接收端收到了之前发送端的SYN，然后进行第三次握手。
 *  第三次握手：发送端会给接收端发送一个带有ACK标志的数据包，告诉接收端我可以收到你给我发送的SYN/ACK标志。接收端如果收到了这个来自客户端的ACK标志，就意味着三次握手完成，连接建立，就可以开始传输数据了。

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### 二、HTTP报文结构 ###

HTTP协议全程是HyperText Transfer Protocol，即超文本传输协议，用户客户端和服务器之前的通信，目前普遍使用版本为HTTP/2.0 。协议本质上就是规范，我们之前提到过的“面向接口”编程，其实就是“面向协议”编程。先定义好类的协议，也就是接口，相关类都遵循该协议，这样一来我们就规范了这些类的调用方式。而HTTP协议是规范客户端和服务器之间通信的协议。也就是说所有的客户端或者服务器都遵循了HTTP这个通信协议，那么也就是意味着他么对外传输数据的接口是一直的，就可以在器中间连接上管道，这样一来就可以进行传输了。

这些协议就是接口，有着共同的通信协议，多个端口就可以相互通信。采用相同的协议，就是便于各个设备之间进行沟通交流。

HTTP协议的作用如下所示：

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HTTP协议的作用是用来规范通信内容的，在HTTP协议中可以分为请求报文和响应报文。顾名思义，请求报文是请求方发出的信息，而响应报文是响应端收到请求后响应的内容。接下来我们看一下请求报文和响应报文的整体结构。

**1、请求报文（Request Message）结构**

下方是请求报文的整体结构。请求报文主要分为两大部分，一个是请求头（Request Headers），另一个是请求体（Request Body）。这两者之间由空行分割。在请求头中又分为请求行（Request Line），请求头部字段，通用头部字段和实体头部字段等等。下图是请求报文的结构：

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下方这个截图就是请求我自己的博客首页时的Request Headers。在请求行中第一行的“请求网址”就是请求资源的路径，第二行的请求方法“GET”就是当前前网页的请求方法，第五行的版本HTTP/2.0是当前使用请求协议及其版本。下方就是请求头了。而请求体就是你往服务器端传输的数据。

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**2、响应报文（Response Message）结构**

聊完请求报文，接下来看一下响应报文，响应报文的结构与请求报文的结构类似，也分为报文头和报文体。下方就是响应报文的结构图。响应头（Response Headers）分为状态行（State Line），响应头部字段、通用头部字段，实体头部字段等等。响应头与响应体中间也是有空行进行分割的。

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下方截图就是上述请求报文发出后的响应头，响应体就是对应于HTML等前端资源了。在响应头中，第四行和第五行就是状态行，“HTTP/2.0”表示使用的HTTP协议版本为2.0，状态200表示响应成功，“OK”则是状态原因短语。常用状态，稍后会详细介绍。

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### 三、HTTP的请求方法以及响应状态码 ###

上面在介绍请求报文中提到的“GET”就是请求请求方法，而在响应报文中提到的“200”状态码，就是稍后要聊的响应状态码。请求方法和响应状态码在HTTP协议中算是比较重要的内容了。本部分我们就来聊一下HTTP协议的请求方法和响应状态码。

**1、请求方法**

接下来我们要学习的请求方法有GET、POST、PUT、HEAD、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。上面所写的请求方法是基于HTTP/1.1的。

*  CET------获取资源

GET方法一般用来从服务器上获取资源的方法。服务器端接到GET请求后，就会明白客户端是要从服务端获取响应的资源，然后就会根据请求报文中相应的参数，将需要的资源返回给客户端。使用GET方式的请求，传输的参数是拼接在URI上的。

*  POST------提交数据

POST方法一般用于表单提交，将客户端的数据塞到请求体中发送给服务器端。

*  PUT------上传文件

PUT方法主要用来上传文件，将文件内容塞到请求报文体中，传输给服务器。因为HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制，所以任何人都可以上传文件，存在安全性，所以上传文件时不推荐使用。在使用REST标准设计接口时，可以使用PUT来做响应内容的更新。

*  HEAD-------获取响应报文头

响应端收到HEAD请求后，只会返回响应的响应头，不会返回响应体。

*  DELETE-------删除文件

DELETE用于删除URI指定的资源，与PUT一样，自身也是不带验证机制的，不过在REST标准中可以用来做相应API的删除功能。

*  OPTIONS------查询支持的方法

OPTIONS方法是用来查询服务器可对哪些请求方法做出响应，返回内容就是响应端所支持的方法。

*  TRACE------追踪路径

TRACE方法可追踪请求经过的代理路径，在发送请求时会为Max-Forwards头部字段填入数字，每经过一个代理中转Max-Forwards的值就会减一，直至Max-Forwards为0后，才会返回200。因为该方法易引起XST（Cross-Site Tracing，跨站追踪）攻击，所以不常用。

*  CONNECT------要求用隧道协议连接代理

CONNECT方法要求在与代理服务器通信时建立隧道，实现用隧道协议进行TCP通信。主要使用SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层）和TLS（Transport Layer Security，传输安全层）协议将通信内容进行加密后经网络隧道传输。

**2、状态响应码**

聊完请求方法后，接下来看一下HTTP协议的响应状态码。顾名思义，响应状态码是用来标志HTTP响应状态的，响应状态由响应状态码和响应原因短语构成。下面挑选几种常见的状态码进行讨论。

*  1xx ----- Informational（信息性状态码），表示接受的请求正在处理
 *  2xx ----- Success（成功），表示请求正常处理完毕
 *  3xx ----- Redirection（重定向），表示要对请求进行重定向操作，当然其中的304除外
 *  4xx ----- Client Error（客户端错误），服务器无法处理请求
 *  5xx ----- Server Error（服务器错误），服务器处理请求时出错

上面是响应状态码的整体分类，接下来介绍一些常用的响应状态码。

① 200 OK：表示服务器端正确处理了客户端发送过来的请求

② 204 No Content：表示服务器端正确处理请求，但没有报文实体要返回

③ 206 Partial Content：表示服务器端正确处理了客户端的范围请求，并按照请求范围发挥该指定范围内的实体内容

④ 301 Moved Permanently：永久性重定向，若之前的URI保存到了书签，则更新书签中的URI

⑤ 302 Found：临时重定向，该重定向不会变更书签中的内容

⑥ 303 See Other：临时重定向，与302功能相同，但是303状态码明确表示客户端应当采用GET方法获取资源

⑦ 304 Not Modified：资源未变更，该状态码与重定向并没有什么关系，当返回该状态码时，告诉客户端请求的资源并没有更新，响应报文体中并不会返回所请求的内容

⑧ 400 Bad Request：错误请求，表示请求报文中包含语法错误

⑨ 401 Unauthorized：请求未认证，表示此发送的请求需要客户端进行HTTP认证

⑩ 404 Not Found：找不到相应的资源，表示服务器找不到客户端请求的资源

⑾ 500 Internal Server Error：服务器内部错误，表示服务器在处理请求时出现了错误，发生了异常

⑿ 503 Service Unavailable：服务不可用，表示服务器处于停机状态，无法处理客户端发来的请求

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