图解HTTP-HTTP报文内的HTTP信息

1. HTTP报文

用于HTTP协议交互的信息被称为HTTP报文。

请求端(客户端)的HTTP报文叫做请求报文,响应端(服务器端)的叫做响应报文。

HTTP报文本身是由多行(用CR+LF作换行符)数据构成的字符串文本。

HTTP报文大致可分为报文首部和报文主体两块。

两者由最初出现的空行(CR+LF)来划分。

通常,并不一定要有报文主体

2. 请求报文及响应报文的结构

我们来看一下请求报文和响应报文的结构

请求报文和响应报文的实例

请求报文和响应报文的首部内容由以下数据组成。

请求行

包含用于请求的方法,请求URI和HTTP版本。

状态行

包含表明响应结果的状态码,原因短语和HTTP版本。

首部字段

包含表示请求和响应的各种条件和属性的各类首部。

一般有4种首部,分别是:通用首部、请求首部、响应首部和实体首部。

其他

可能包含HTTP的RFC里未定义的首部(Cookie等)

3. 编码提升传输速率

HTTP在传输数据时可以按照数据原貌直接传输,但也可以在传输过程中通过编码提升传输速率。

通过在传输时编码,能有效地处理大量的访问请求。

但是,编码的操作需要计算机来完成,因此会消耗更多的CPU等资源。

3.1 报文主体和实体主体的差异
  • 报文(message)

是HTTP通信中的基本单位,由8位组字节流(octet sequence,其中octet为8个比特)组成,通过HTTP通信传输。

  • 实体(entity)

作为请求或响应的有效载荷数据(补充项)被传输,其内容由实体首部和实体主体组成。

HTTP报文的主体用于传输请求或响应的实体主体。

通常,报文主体等于实体主体。

只有当传输中进行编码操作时,实体主体的内容发生变化,才导致它和报文主体产生差异。

报文和实体这两个术语在之后会1经常出现,请事先理解两者的差异。

3.2 压缩传输的内容编码

向待发送邮件内增加附件时,为了使邮件容量变小,我们会先用ZIP压缩文件之后再添加附件发送。

HTTP协议中有一种被称为内容编码的功能也能进行类似的操作。

内容编码指明应用在实体内容上的编码格式,并保持实体信息原样压缩。

内容编码后的实体由客户端接收并负责编码。

常见的内容编码有以下几种:

  • gzip(GNU zip)
  • compress(UNIX 系统的标准压缩)
  • deflate(zlib)
  • identity(不进行编码)
3.3 分割发送的分块传输编码

在HTTP通信过程中,请求的编码实体资源尚未全部1传输完成之前,浏览器无法显示请求页面。

在传输大容量数据时,通过把数据分割成多块,能够让浏览器逐步显示页面。

这种把实体主体分块的功能称为分块传输编码(Chunked Transfer Coding)。

分块传输编码会将实体主体分成多个部分(块)。

每一块都会用十六进制来标记块的大小,而实体主体的最后一块会使用”0(CR+LF)”来标记。

使用分块传输编码的实体主体会由接收的客户端负责解码,恢复到编码前的实体主体。

HTTP/1.1中存在一种称为传输编码(Transfer Coding)的机制,它可以在通信时按某种编码方式传输,但只定义作用于分块传输编码中。

4. 发送多种数据的多部分对象集合

发送邮件时,我们可以在邮件里写入文字并添加多份附件。

这是因为采用了MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions),多用途因特网邮件扩展)机制,它允许邮件处理文本、图片、视频等多个不同类型的数据。

例如,图片等二进制数据以ASCII码字符串编码的方法指明,就是利用MIME来描述标记数据类型。

而在MIME扩展中会使用一种称为多部分对象集合(Multipart)的方法,来容纳多份不同类型的数据。

相应地,HTTP协议中也采纳了多部分对象集合,发送的一份报文主体内可含有多类型实体。

通常是在图片或文本文件等上传时使用。

多部分对象集合包含的对象如下:

multipart/form-data

在Web表单文件上传时使用。

multipart/byteranges

状态码206(Partial Content,部分内容)响应报文包含了多个范围的内容时使用。
  • multipart/form-data
HTTP
Content-Type:multipart/form-data:boundary=AaB03x

--AaB03x
Content-Disposition:form-data; name="field1"

Joe Blow
--AaB03x
Content-Disposition:form-data; name="pics";filename="file1.txt"
Content-Type:text/plain

...(file1.txt的数据)...
--AaB03x--
  • multipart/byterange
HTTP
HTTP/1.1 206 Partial Content
Date:Fri,13 Jul 2012 02:45:26 GMT
Last-Modified:Fri, 31 Aug 2007 02:02:20 GMT
Content-Type:multipart/byteranges;boundary=THIS_STRING_SEOARATES

--THIS_STRING_SEPARATES
Content-Type:application/pdf
Content-Range:bytes 500-999/8000

...(范围指定的数据)...
--THIS_STRING_SEPARATES--
Content-Type:application/pdf
Content-Range:bytes 7000-7999/8000

...(范围指定的数据)...
--THIS_STRING_SEPARATES--

在HTTP报文中使用多部分对象集合时,需要在首部字段里加上Content-type。

使用boundary字符串来划分多部分对象集合指明的各类实体。

多部分对象集合的每个部分类型中,都可以含有首部字段。

5. 获取部分内容的范围请求

以前,用户不能使用现在这种高速的带宽访问互联网,当时,下载一个尺寸稍大的图片或文件就已经很吃力了。

如果下载过程中遇到网络中断的情况,那就必须重头开始。

为了解决上述问题,需要一种可恢复的机制。

所谓恢复是指能从之前下载中断处恢复下载。

要实现该功能需要指定下载的实体范围。

像这样,指定范围发送的请求叫做范围请求(Range Request)

对一份10000字节大小的资源,如果使用范围请求,可以只请求5001~10000字节内的资源。

执行范围请求时,会用到首部字段Range来指定资源的byte范围。

byte范围的指定形式如下:

  • 5001~10000字节
HTTP
Range: bytes=5001~10000
  • 从5001字节之后全部的
HTTP
Range: bytes=5001-
  • 从一开始到3000字节和5000-7000字节的多重范围
HTTP
Range: bytes=0~3000,5000~7000

针对范围请求,响应会返回状态码为206 Partial Content 的响应报文。

另外,对于多重范围的范围请求,响应会在首部字段Content-Type标明multipart/byteranges后返回响应报文。

如果服务器端无法响应范围请求,则会返回状态码 200 OK 个完整的实体内容

6. 内容协商返回最合适的内容

同一个Web网站有可能存在着多份相同内容的页面。

比如英语版和中文版的Web页面,它们内容上虽相同,但使用的语言却不同。

当浏览器的默认语言为英语或中文,访问相同URI的Web页面时,则会显示对应的英语版或中文版的Web页面。

这样的机制称为内容协商(Content Negotiation)。

内容协商机制是指客户端和服务器端就响应的资源内容进行交涉、然后提供给客户端最为适合的资源。

内容协商会以语言、字符集、编码方式等为基准判断响应的资源。

包含在请求报文中的某些首部字段(如下)就是判断的基准。

  • Accept
  • Accept-Charset
  • Accept-Encoding
  • Accept-Language
  • Content-Language

内容协商技术有以下三种类型:

  • 服务器驱动协商(Server-driven Negotiation)

由服务器端进行内容协商。

以请求的首部字段为参考,在服务器端自动处理。

但对用户来说,以浏览器发送的信息作为判定的依据,并不一定能筛选出最优内容。

  • 客户端驱动协商(Agent-driven Negotiation)

由客户端进行内容协商的方式。

用户从浏览器显示的可选项列表中手动选择。

还可以利用JavaScript脚本在Web页面上自动进行上述选择。

比如按OS的类型或浏览器类型,自行切换成PC版页面或手机版页面。

  • 透明协商(Transparent Negotiation)

是服务器驱动和客户端驱动的结合体,是由服务器端和客户端各自进行内容协商的一种方法。

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