http协议和web服务器

HTTP 协议与简易 Web 服务器开发笔记（补充版）

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一、HTTP 协议概述

1. TCP 协议

• 是大多数网络应用之间通信的底层协议。
• 提供可靠的点对点连接，确保数据包按序到达。

2. HTTP 协议的作用

• 特指浏览器和服务器之间的数据通信格式。
• 规定了浏览器与服务器之间 send 和 recv 数据的具体格式。

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二、URL 结构解析

一个完整的 URL 包括以下三部分：

部分	示例
协议部分	https://, http://, ftp://
域名部分	news.163.com
资源路径部分	/18/1122/10/E178J2O4000189FH.html

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三、HTTP 请求报文格式

1. 请求行（Request Line）

• 格式：请求方法 请求资源路径 HTTP版本
• 示例：

  GET /index.html HTTP/1.1
  

2. 请求头（Request Headers）

• 每一行是一个键值对，如：

  Host: www.example.com
  User-Agent: Mozilla/5.0
  

• 多个头部之间以 \r\n 分隔。

3. 空行（Empty Line）

• 表示请求头结束，后面是请求体（GET 没有请求体）。

4. 请求体（Request Body）

• 用于 POST 请求提交的数据，如：

  name=Tom&age=20
  

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四、HTTP 响应报文格式

1. 响应行（Status Line）

• 格式：HTTP版本 状态码 描述
• 示例：

  HTTP/1.1 200 OK
  

2. 响应头（Response Headers）

• 如：

  Content-Type: text/html; charset=UTF-8
  Server: py1.0
  

3. 空行（Empty Line）

4. 响应体（Response Body）

• 实际返回的内容，如 HTML 页面、图片等。

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五、HTTP 请求类型

方法	特点
GET	只从服务器获取数据，不向服务器发送数据
POST	向服务器发送数据，常用于表单提交

深入理解请求方法

• GET：适合于请求公开信息，不适合传输敏感数据。
• POST：更适合于提交表单或上传文件等需要保密的操作。

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六、状态码分类

类别	描述	示例
1xx	信息性状态码	100 Continue
2xx	成功	200 OK
3xx	重定向	301 Moved Permanently
4xx	客户端错误	404 Not Found
5xx	服务器错误	500 Internal Server Error

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七、Web 服务器基本流程

1. 浏览器和服务器建立 TCP 连接；
2. 浏览器发送请求报文；
3. 服务器接收并解析请求；
4. 服务器生成响应报文；
5. 服务器发送响应给浏览器；
6. 浏览器渲染响应内容（HTML、CSS、JS、图片等）。

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八、Python 实现简易 Web 服务器

1. 基础实现（显示 "aaa"）

import socket

tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
tcp_server_socket.bind(("", 8080))
tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    client_socket, addr = tcp_server_socket.accept()
    recv_data = client_socket.recv(100000)
    if len(recv_data) == 0:
        print("客户端关闭!!!")
        break
    print(recv_data.decode())

    response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
    response_header = "server:py1.0\r\n"
    response_body = "aaa"
    response_data = response_line + response_header + "\r\n" + response_body
    client_socket.send(response_data.encode())
    client_socket.close()

2. 支持访问静态页面

import socket
import mimetypes

tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
tcp_server_socket.bind(("", 8080))
tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    client_socket, addr = tcp_server_socket.accept()
    recv_data = client_socket.recv(1000000)
    if len(recv_data) == 0:
        print("客户端关闭!!!")
        break

    recv_data = recv_data.decode()
    print("请求报文!!!:", recv_data)

    path_list = recv_data.split(" ")
    request_path = path_list[1]
    if request_path == "/":
        request_path = "/index.html"

    try:
        f = open("./static" + request_path, "rb")
        file_data = f.read()
        f.close()

        mime_type, _ = mimetypes.guess_type(request_path)
        response_line = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
        response_header = f"Content-Type: {mime_type}\r\nServer: py1.0\r\n"
        response_data = (response_line + response_header + "\r\n").encode() + file_data
        client_socket.send(response_data)
    except Exception as e:
        print("异常信息:", e)
        response_line = "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n"
        response_header = "Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n"
        response_body = "对不起 你访问的页面不存在!!!"
        response_data = response_line + response_header + "\r\n" + response_body
        client_socket.send(response_data.encode())

    client_socket.close()

异常处理的重要性

在尝试打开不存在的文件时，通过捕获异常（如FileNotFoundError），我们可以优雅地返回一个404响应给客户端，告知其请求的资源未找到。

MIME类型支持

为了正确展示不同类型的文件（比如HTML、CSS、JavaScript、图片等），我们需要设置正确的Content-Type头部信息。这可以通过检查文件扩展名来确定，并根据不同的MIME类型返回相应的头部信息。

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九、常见优化建议

• 多线程/异步处理：对于高并发场景，考虑使用多线程或异步编程模型来提高服务器性能。
• 安全性考量：确保所有输入都经过验证和清理，防止SQL注入等攻击。
• 日志记录：实现详细的访问日志记录功能，便于后期维护和故障排查。

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