《應(yīng)用層HTTP協(xié)議》課件

應(yīng)用層HTTP協(xié)議HTTP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層最常用的協(xié)議之一。它是客戶(hù)端和服務(wù)器之間交互的標(biāo)準(zhǔn)，用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽、文件傳輸和數(shù)據(jù)交換等。WD課程目標(biāo)了解HTTP協(xié)議理解HTTP協(xié)議的基本概念，掌握HTTP協(xié)議的工作原理。掌握HTTP報(bào)文格式學(xué)習(xí)HTTP請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息的結(jié)構(gòu)，理解各字段的含義。熟悉HTTP方法和狀態(tài)碼掌握常用的HTTP方法和狀態(tài)碼，并能分析HTTP請(qǐng)求和響應(yīng)。HTTP簡(jiǎn)介HTTP（超文本傳輸協(xié)議）是應(yīng)用層協(xié)議，用于在客戶(hù)端和服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)。HTTP使用TCP協(xié)議作為底層傳輸協(xié)議，建立可靠的連接，并通過(guò)請(qǐng)求和響應(yīng)模式進(jìn)行通信。HTTP主要用于web瀏覽器訪問(wèn)web服務(wù)器，獲取網(wǎng)頁(yè)、圖片、視頻等內(nèi)容。HTTP的特點(diǎn)無(wú)狀態(tài)每次請(qǐng)求都是獨(dú)立的，服務(wù)器不保存之前的狀態(tài)信息。應(yīng)用層協(xié)議HTTP工作在TCP/IP協(xié)議棧的應(yīng)用層，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)傳輸。文本協(xié)議HTTP消息使用文本格式，便于理解和調(diào)試，但數(shù)據(jù)傳輸效率較低。靈活的協(xié)議HTTP支持多種請(qǐng)求方法和響應(yīng)狀態(tài)碼，可以滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求。HTTP連接方式1非持久連接每個(gè)請(qǐng)求/響應(yīng)都需要建立一個(gè)新的TCP連接。效率較低，但易于實(shí)現(xiàn)。2持久連接一個(gè)TCP連接可以處理多個(gè)請(qǐng)求/響應(yīng)。提高效率，但需要額外的狀態(tài)管理。3管道連接允許在同一連接上同時(shí)發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求，并按順序接收響應(yīng)。進(jìn)一步提升效率。HTTP請(qǐng)求消息格式HTTP請(qǐng)求消息用于向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，包含請(qǐng)求方法、URI、協(xié)議版本、請(qǐng)求頭和請(qǐng)求體等信息。1起始行包含請(qǐng)求方法、請(qǐng)求URI和協(xié)議版本信息2請(qǐng)求頭描述請(qǐng)求的附加信息，如內(nèi)容類(lèi)型、編碼方式、緩存策略等3空行用于分隔請(qǐng)求頭和請(qǐng)求體4請(qǐng)求體包含請(qǐng)求數(shù)據(jù)，如表單數(shù)據(jù)、文件上傳等HTTP請(qǐng)求方法GET獲取資源，不修改服務(wù)器數(shù)據(jù)。請(qǐng)求參數(shù)在URL中，安全性低。POST向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，修改服務(wù)器數(shù)據(jù)。請(qǐng)求參數(shù)在請(qǐng)求體中，安全性高。PUT完全替換服務(wù)器上的資源，要求請(qǐng)求體包含完整資源數(shù)據(jù)。DELETE刪除服務(wù)器上的資源。URI與URL統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符URI是用于標(biāo)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)資源的字符串。統(tǒng)一資源定位符URL是URI的一種特定形式，它提供訪問(wèn)資源的路徑。HTTP響應(yīng)消息格式1狀態(tài)行包含HTTP版本、狀態(tài)碼和狀態(tài)描述。2響應(yīng)頭包含服務(wù)器信息、響應(yīng)內(nèi)容類(lèi)型和編碼信息。3響應(yīng)體包含服務(wù)器返回的實(shí)際數(shù)據(jù)內(nèi)容。HTTP響應(yīng)消息由狀態(tài)行、響應(yīng)頭和響應(yīng)體組成，用于向客戶(hù)端提供請(qǐng)求結(jié)果的信息。HTTP響應(yīng)狀態(tài)碼100信息性請(qǐng)求已接收，繼續(xù)處理。200成功請(qǐng)求已成功處理。300重定向需要進(jìn)一步操作以完成請(qǐng)求。400客戶(hù)端錯(cuò)誤請(qǐng)求有語(yǔ)法錯(cuò)誤或無(wú)法完成。500服務(wù)器錯(cuò)誤服務(wù)器遇到錯(cuò)誤，無(wú)法完成請(qǐng)求。Cookie機(jī)制Cookie定義Cookie是網(wǎng)站服務(wù)器發(fā)送給客戶(hù)端瀏覽器的一小段文本信息，存儲(chǔ)在用戶(hù)的計(jì)算機(jī)上。Cookie作用Cookie用于保存用戶(hù)登錄信息、購(gòu)物車(chē)內(nèi)容等，以便網(wǎng)站服務(wù)器在下次訪問(wèn)時(shí)識(shí)別用戶(hù)。Cookie分類(lèi)會(huì)話Cookie持久CookieCookie管理用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器設(shè)置管理Cookie，包括禁用Cookie、刪除Cookie等。Session機(jī)制Session簡(jiǎn)介Session是服務(wù)器端技術(shù)，用于跟蹤用戶(hù)在網(wǎng)站上瀏覽的各個(gè)頁(yè)面。Session數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器上，由唯一的SessionID標(biāo)識(shí)。建立Session當(dāng)用戶(hù)首次訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，服務(wù)器會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的Session，并生成一個(gè)SessionID，發(fā)送給用戶(hù)瀏覽器。瀏覽器會(huì)將SessionID存儲(chǔ)在Cookie中。Session數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器會(huì)將Session數(shù)據(jù)與SessionID關(guān)聯(lián)，并在用戶(hù)訪問(wèn)網(wǎng)站期間維護(hù)Session狀態(tài)。Session使用用戶(hù)在訪問(wèn)不同頁(yè)面時(shí)，瀏覽器會(huì)將SessionID發(fā)送回服務(wù)器，以便服務(wù)器獲取相應(yīng)的Session數(shù)據(jù)。HTTP緩存1減少網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求瀏覽器緩存數(shù)據(jù)副本，無(wú)需重復(fù)獲取，提高頁(yè)面加載速度。2減少服務(wù)器壓力緩存減少服務(wù)器負(fù)載，降低帶寬消耗，提高網(wǎng)站性能。3提升用戶(hù)體驗(yàn)快速響應(yīng)用戶(hù)請(qǐng)求，提供流暢的瀏覽體驗(yàn)。代理服務(wù)器代理服務(wù)器定義代理服務(wù)器是作為客戶(hù)端和目標(biāo)服務(wù)器之間中介的服務(wù)器。代理服務(wù)器可以隱藏客戶(hù)端的真實(shí)IP地址。代理服務(wù)器類(lèi)型正向代理：代理客戶(hù)端請(qǐng)求，例如公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。反向代理：代理服務(wù)器端請(qǐng)求，例如負(fù)載均衡或安全防護(hù)。代理服務(wù)器作用加速網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，緩存常見(jiàn)請(qǐng)求，減少延遲。提高安全性，隱藏用戶(hù)真實(shí)IP，防止攻擊。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)關(guān)連接不同的網(wǎng)絡(luò)，例如內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部互聯(lián)網(wǎng)。協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)可以將不同網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的協(xié)議，例如TCP/IP協(xié)議。安全保障網(wǎng)關(guān)可以提供網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)，例如防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)。HTTP消息編碼ASCII編碼ASCII編碼是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，用于表示英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等字符。UTF-8編碼UTF-8編碼是目前最常用的編碼方式，支持所有語(yǔ)言字符，并與ASCII編碼兼容。Base64編碼Base64編碼是將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可打印字符的編碼方式，常用于傳輸圖片、音頻等文件。持續(xù)傳輸機(jī)制數(shù)據(jù)傳輸效率HTTP/1.0協(xié)議中的連接是短連接，每個(gè)請(qǐng)求都需要建立連接，然后再關(guān)閉。這會(huì)導(dǎo)致傳輸效率降低，尤其是在傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)。長(zhǎng)連接機(jī)制HTTP/1.1協(xié)議引入了長(zhǎng)連接機(jī)制，即在客戶(hù)端和服務(wù)器建立連接后，可以保持連接，直到客戶(hù)端或服務(wù)器主動(dòng)關(guān)閉連接。節(jié)省資源長(zhǎng)連接機(jī)制可以減少建立連接的次數(shù)，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，提高傳輸效率。保持連接長(zhǎng)連接機(jī)制需要在請(qǐng)求頭中添加"Connection:keep-alive"字段，告訴服務(wù)器保持連接。范圍請(qǐng)求1定義范圍請(qǐng)求允許客戶(hù)端請(qǐng)求資源的特定部分，而不是整個(gè)資源。2請(qǐng)求頭客戶(hù)端在請(qǐng)求頭中使用“Range”字段指定要請(qǐng)求的字節(jié)范圍。3響應(yīng)服務(wù)器響應(yīng)包含請(qǐng)求的資源部分，以及“Content-Range”字段指示返回的字節(jié)范圍。HTTP認(rèn)證機(jī)制1基本認(rèn)證發(fā)送用戶(hù)名和密碼進(jìn)行驗(yàn)證，較為簡(jiǎn)單，但安全性較低。2摘要認(rèn)證通過(guò)哈希算法對(duì)信息進(jìn)行加密，提高了安全性。3數(shù)字證書(shū)認(rèn)證使用數(shù)字證書(shū)驗(yàn)證身份，更加安全可靠。4OAuth認(rèn)證第三方應(yīng)用通過(guò)授權(quán)的方式訪問(wèn)用戶(hù)的資源。HTTP安全性安全威脅HTTP協(xié)議本身沒(méi)有加密機(jī)制，信息傳輸過(guò)程容易被竊取，攻擊者可能截獲用戶(hù)的敏感信息。攻擊者還可以偽造身份，發(fā)起惡意攻擊，例如釣魚(yú)網(wǎng)站、中間人攻擊等。安全措施HTTPS協(xié)議使用SSL/TLS加密技術(shù)，對(duì)通信內(nèi)容進(jìn)行加密，提高安全性。使用安全的密碼，避免使用弱密碼，定期更改密碼，降低密碼被破解的風(fēng)險(xiǎn)。HTTP版本演進(jìn)1HTTP/0.9最初版本，只支持GET請(qǐng)求2HTTP/1.0增加了POST請(qǐng)求、緩存等功能3HTTP/1.1引入了持久連接、管道化等優(yōu)化4HTTP/2使用二進(jìn)制幀格式，提高傳輸效率HTTP協(xié)議不斷改進(jìn)，以適應(yīng)不斷變化的互聯(lián)網(wǎng)需求。HTTP版本演進(jìn)是持續(xù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能、安全性、功能性的過(guò)程。HTTPS協(xié)議介紹HTTPS協(xié)議是在HTTP協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了SSL/TLS安全層。它使用加密技術(shù)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，以確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不被竊取或篡改。HTTPS協(xié)議使用證書(shū)機(jī)制來(lái)驗(yàn)證服務(wù)器的身份，并建立安全連接。它在HTTP協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了SSL/TLS安全層，使用加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)不被竊取或篡改。HTTPS握手過(guò)程1客戶(hù)端發(fā)起連接請(qǐng)求客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)HTTPS連接請(qǐng)求，并提供一個(gè)隨機(jī)數(shù)作為初始密鑰。2服務(wù)器響應(yīng)證書(shū)服務(wù)器將自己的證書(shū)信息發(fā)送給客戶(hù)端，包括公鑰、頒發(fā)機(jī)構(gòu)和有效期。3客戶(hù)端驗(yàn)證證書(shū)客戶(hù)端驗(yàn)證證書(shū)的有效性，并使用證書(shū)中的公鑰加密隨機(jī)數(shù)，并將加密后的隨機(jī)數(shù)發(fā)送給服務(wù)器。4服務(wù)器解密隨機(jī)數(shù)服務(wù)器使用私鑰解密客戶(hù)端發(fā)送的加密隨機(jī)數(shù)，并用隨機(jī)數(shù)生成一個(gè)新的對(duì)稱(chēng)密鑰。5服務(wù)器加密對(duì)稱(chēng)密鑰服務(wù)器使用客戶(hù)端的公鑰加密新的對(duì)稱(chēng)密鑰，并將加密后的密鑰發(fā)送給客戶(hù)端。6客戶(hù)端解密對(duì)稱(chēng)密鑰客戶(hù)端使用自己的私鑰解密服務(wù)器發(fā)送的加密對(duì)稱(chēng)密鑰，雙方開(kāi)始使用這個(gè)對(duì)稱(chēng)密鑰進(jìn)行安全通信。HTTPS密鑰管理密鑰生成HTTPS協(xié)議使用公鑰和私鑰來(lái)保證通信安全，生成密鑰對(duì)是HTTPS密鑰管理的首要步驟。密鑰存儲(chǔ)HTTPS密鑰需要安全存儲(chǔ)，防止被竊取或篡改。常用的密鑰存儲(chǔ)方式包括硬件安全模塊（HSM）和密鑰管理系統(tǒng)。密鑰交換HTTPS協(xié)議采用非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)，在建立連接時(shí)需要進(jìn)行密鑰交換，以確保安全通信的建立。證書(shū)管理HTTPS證書(shū)包含公鑰信息，需要定期更新，保證證書(shū)有效性。HTTPS證書(shū)機(jī)制證書(shū)類(lèi)型證書(shū)類(lèi)型包括域名證書(shū)、企業(yè)證書(shū)和代碼簽名證書(shū)。選擇適合您需求的證書(shū)類(lèi)型可以確保網(wǎng)站的安全性和可信度。證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)（CA）負(fù)責(zé)驗(yàn)證網(wǎng)站身份并頒發(fā)證書(shū)。選擇信譽(yù)良好的CA可以提高網(wǎng)站的安全性。證書(shū)內(nèi)容證書(shū)包含網(wǎng)站域名、證書(shū)頒發(fā)機(jī)構(gòu)信息、有效期等信息。證書(shū)驗(yàn)證網(wǎng)站身份，并證明網(wǎng)站的安全性和可信度。證書(shū)管理證書(shū)需要定期更新，避免過(guò)期失效。證書(shū)管理需要確保證書(shū)的有效性和安全性，保障網(wǎng)站的安全運(yùn)行。HTTP/2協(xié)議多路復(fù)用HTTP/2采用多路復(fù)用技術(shù)，允許在一個(gè)TCP連接上同時(shí)發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)，提高傳輸效率。二進(jìn)制幀HTTP/2使用二進(jìn)制幀來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，取代了HTTP/1.1的文本格式，提高解析效率，并支持更靈活的數(shù)據(jù)壓縮。首部壓縮HTTP/2對(duì)重復(fù)的首部字段進(jìn)行壓縮，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，加快頁(yè)面加載速度。服務(wù)器推送服務(wù)器可以主動(dòng)推送資源到客戶(hù)端，即使客戶(hù)端沒(méi)有請(qǐng)求，提升網(wǎng)頁(yè)性能，減少延遲。HTTP/2與HTTP/1.1對(duì)比HTTP/1.1HTTP/2HTTP/2相對(duì)于HTTP/1.1，在性能方面有了顯著提升，主要得益于多路復(fù)用、頭部壓縮、服務(wù)器推送等新特性。WebSocket協(xié)議全雙工通信WebSocket協(xié)議使用單一的TCP連接，支持全雙工通信，客戶(hù)端和服務(wù)器可以在任何時(shí)間點(diǎn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)性強(qiáng)WebSocket協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，例如實(shí)時(shí)聊天、實(shí)時(shí)游戲、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新等。高效性高WebSocket協(xié)議相比HTTP協(xié)議，可以減少通信開(kāi)銷(xiāo)，提高效率，尤其適用于需要頻繁通信的應(yīng)用場(chǎng)景。RESTful架構(gòu)風(fēng)格資源RESTfulAPI將所有網(wǎng)絡(luò)資源視為資源，每個(gè)資源對(duì)應(yīng)唯一的URI。例如，用戶(hù)資源可以用/users表示，而用戶(hù)帖子資源可以用/users/{userId}/posts表示。HTTP方法RESTfulAPI使用標(biāo)準(zhǔn)的HTTP方法來(lái)操作資源，例如GET、POST、PUT、DELETE。GET用于獲取資源，POST用于創(chuàng)建資源，PUT用于更新資源，DELETE用于刪除資源。無(wú)狀態(tài)性RESTfulAPI要求所有請(qǐng)求都是獨(dú)立的，服務(wù)器不會(huì)保存任何與客戶(hù)端有關(guān)的狀態(tài)信息。每個(gè)請(qǐng)求都包含所有必要的信息，服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求