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HTTP 协议

作为一个 爬虫工程师，HTTP 几乎是天天要打交道的东西，但我发现大部分人对 HTTP 只是浅尝辄止，对更多的细节及原理就了解不深了，在面试的时候感觉非常吃力。

这篇文章就是为了帮助大家树立完整的 HTTP 知识体系，并达到一定的深度，从容地应对各种开发、面试问题。

GET/POST 区别？

• 从 缓存 的角度，GET 请求会被浏览器主动缓存下来，留下历史记录，而 POST 默认不会。
• 从 编码 的角度，GET 只能进行 URL 编码，只能接收 ASCII 字符，而 POST 没有限制。
• 从 参数 的角度，GET 一般放在 URL 中，因此不安全，POST 放在请求体中，更适合传输敏感信息。
• 从 幂等性 的角度，GET是 幂等 的，而POST不是。(幂等使用同样的条件，一次请求和重复请求对同一系统的资源影响是一致)
• 从 TCP 的角度，GET 请求会把请求报文一次性发出去，而 POST 会分为两个 TCP 数据包，首先发 header 部分，如果服务器响应 100(continue)， 然后发 body 部分。(火狐浏览器除外，它的 POST 请求只发一个 TCP 包)

除 GET、POST 意外，http/1.1 规定了以下请求方法:

• GET: 通常用来获取资源
• HEAD: 获取资源的元信息
• POST: 提交数据，即上传数据
• PUT: 修改数据
• DELETE: 删除资源(几乎用不到)
• CONNECT: 建立连接隧道，用于代理服务器
• OPTIONS: 列出可对资源实行的请求方法，用来跨域请求
• TRACE: 追踪请求-响应的传输路径

HTTP 1.0、1.1、2.0 区别

HTTP 1.0：

总结：

• 无连接
• 无状态

最早在1996年在网页中使用，内容简单。
浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接，服务器处理完成后立即断开TCP连接（无连接），服务器不跟踪每个客户端也不记录过去的请求（无状态）。

HTTP 1.1：

总结：

• 默认持久连接
• 请求管道化
• 增加缓存处理（新的字段如cache-control）
• 增加Host字段、支持断点传输等（把文件分成几部分）

1999年广泛被应用，HTTP/1.0中默认使用Connection: close。在HTTP/1.1中已经 默认使用Connection: keep-alive（长连接），避免了连接建立和释放的开销。
但服务器须按照客户端请求顺序依次响应结果 ，以保证客户端区分出每次请求的响应内容。通过Content-Length字段来判断当前请求数据是否已经全部接收。不允许同时多个并行响应。

HTTP 2.0：

总结：

• 二进制分帧并行传输
• 多路复用
• 头部压缩
• 服务器推送

HTTP/2引入二进制数据帧和流的概念，其中帧对数据进行顺序标识，如下所示，

• 流（stream）—— 已建立连接上的双向字节流
• 消息 —— 与逻辑消息对应的完整的一系列数据帧
• 帧 —— HTTP2.0通信的最小单位，每个帧包含帧头部，至少也会标识出当前帧所属的流（stream id）。

每个请求是一个数据流，数据流以消息的方式发送，而消息又分为多个帧，帧头部记录着stream id用来标识所属的数据流，不同属的帧可以在连接中随机混杂在一起。接收方可以根据stream id将帧再归属到各自不同的请求当中去。

多路复用：

1、所有的HTTP2.0通信都在一个TCP连接上完成，这个连接可以承载任意数量的双向数据流。

2、每个数据流以消息的形式发送，而消息由一或多个帧组成。这些帧可以乱序发送，然后再根据每个帧头部的流标识符（stream id）重新组装。

举个例子，每个请求是一个数据流，数据流以消息的方式发送，而消息又分为多个帧，帧头部记录着stream id用来标识所属的数据流，不同属的帧可以在连接中随机混杂在一起。接收方可以根据stream id将帧再归属到各自不同的请求当中去。

3、另外，多路复用（连接共享）可能会导致关键请求被阻塞。HTTP2.0里每个数据流都可以设置优先级和依赖，优先级高的数据流会被服务器优先处理和返回给客户端，数据流还可以依赖其他的子数据流。

4、可见，HTTP2.0实现了真正的并行传输，它能够在一个TCP上进行任意数量HTTP请求。而这个强大的功能则是基于“二进制分帧”的特性。

头部压缩

在HTTP1.x中，头部元数据都是以纯文本的形式发送的，通常会给每个请求增加500~800字节的负荷。

HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自cache一份header fields表，既避免了重复header的传输，又减小了需要传输的大小。高效的压缩算法可以很大的压缩header，减少发送包的数量从而降低延迟。

服务器推送：

服务器除了对最初请求的响应外，服务器还可以额外的向客户端推送资源，而无需客户端明确的请求。

HTTP 和 HTTPS 的区别

HTTPS 简介

HTTPS 实际为了解决 HTTP为明文发送内容，不利于敏感数据, 而在 HTTP 基础上加入了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信加密。

HTTPS协议的主要作用可以分为两种：

• 一种提供信息安全通道，保证数据安全传输；
• 一种确认网站真实性。

区别

• https相对于http加入了ssl层，需要到ca申请证书（收费的），
• https相对于http身份认证（认知用户、服务器），数据加密。防止数据被窃取、改变。
• 现行架构下最安全但是耗时多，缓存不是很好，
• https使用 443 端口；http使用 80 端口。注意兼容http和https

HTTPS 传输过程

前置条件：
服务端 生成 TSL/SSL 公钥、私钥。把公钥给 CA 签发带有公钥的证书。

1. Client发起一个HTTPS请求，根据RFC2818的规定，Client知道需要连接Server的443（默认）端口。
2. Server有事先配置好的密钥对（公钥、私钥），这里把公钥证书（public key certificate）返回给客户端。
3. Client验证公钥证书：比如是否在有效期内，证书的用途是不是匹配Client请求的站点，是不是在CRL吊销列表里面，它的上一级证书是否有效，这是一个递归的过程，直到验证到根证书（操作系统内置的Root证书或者Client内置的Root证书）。如果验证通过则继续，不通过则显示警告信息。
4. Client使用伪随机数生成器生成加密所使用的会话密钥，然后用证书的公钥加密这个会话密钥，发给Server。
5. Server使用自己的私钥（private key）解密这个消息，得到会话密钥。至此，Client和Server双方都持有了相同的会话密钥。
6. Server使用会话密钥加密“明文内容A”，发送给Client。
7. Client使用会话密钥解密响应的密文，得到“明文内容A”。
8. Client再次发起HTTPS的请求，使用会话密钥加密请求的“明文内容B”，然后Server使用会话密钥解密密文，得到“明文内容B”。

输入 URL 到页面渲染的过程

总体分 6 步：

• 输入网址
• DNS域名解析
• 建立TCP连接
• 发送HTTP请求，服务器处理请求，返回响应结果
• 关闭TCP连接
• 浏览器渲染

细致问每一步具体做了什么？又有以下答案：

DNS域名解析

本质：把域名 imooc.com 转换成具体 IP地址

应用场景：当爬虫请求数据为空时，可以 ping 一下请求域名。是否能成功。

www.baidu.com 是成功例子；www.imooc.com 可能是 禁止ping/ 绑hosts / 网站挂了 等几种情况。这个可以结合 curl / 浏览器访问… 等更多方法结合判断

DNS的解析过程，是在浏览器、本地DNS 之间 递归查询；找不到就继续在 本地DNS 与 根域服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器之间 迭代查询；

发送HTTP请求，服务器处理请求，返回响应结果

TCP连接建立后，浏览器就可以利用HTTP／HTTPS协议向服务器发送请求了。
服务器接受到请求，就解析请求头，如果头部有缓存相关信息如if-none-match与if-modified-since，则验证缓存是否有效返回状态码为304，

如果是301/302表示服务器已更换域名需要重定向，这时网络进程会从响应头的Location字段里面读取重定向的地址，然后再发起新的HTTP或者HTTPS请求，跳回第4步。
如果是200，就检查Content-Type字段，值为text/html说明是HTML文档，是application/octet-stream说明是文件下载；