基础协议知识

一、 Http协议（超文本传输协议）

HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是因特网上应用最为广泛的一种网络传输协议，所有的WWW文件都必须遵守这个标准。

HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。

1．主要特点可概括如下：

（1）支持客户/服务器模式。

（2）简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

（3）灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。

（4）无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

（5）无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

2、URL

HTTP URL (URL是一种特殊类型的URI，包含了用于查找某个资源的足够的信息)的格式如下：

http://host[":"port][abs_path]

http表示要通过HTTP协议来定位网络资源；host表示合法的Internet主机域名或者IP地址；port指定一个端口号，为空则使用缺省端口80；abs_path指定请求资源的URI；如果URL中没有给出abs_path，那么当它作为请求URI时，必须以“/”的形式给出，通常这个工作浏览器自动帮我们完成。

3、请求

http请求由三部分组成，分别是：请求行、消息报头、请求正文

请求行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的URI和协议的版本，格式如下：Method Request-URI HTTP-Version CRLF  

其中 Method表示请求方法；Request-URI是一个统一资源标识符；HTTP-Version表示请求的HTTP协议版本；CRLF表示回车和换行（除了作为结尾的CRLF外，不允许出现单独的CR或LF字符）。

常见请求方法（所有方法全为大写）

 

GET	请求获取Request-URI所标识的资源
POST	在Request-URI所标识的资源后附加新的数据
PUT	请求服务器存储一个资源，并用Request-URI作为其标识
DELETE	请求服务器删除Request-URI所标识的资源

4、响应

HTTP响应也是由三个部分组成，分别是：状态行、消息报头、响应正文

状态行格式如下：

HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF

其中，HTTP-Version表示服务器HTTP协议的版本；Status-Code表示服务器发回的响应状态代码；Reason-Phrase表示状态代码的文本描述。

状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值：

1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理

2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受

3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作

4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现

5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

常见状态代码、状态描述、说明：

200	OK	客户端请求成功
400	Bad Request	客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
401	Unauthorized	请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
403	Forbidden	服务器收到请求，但是拒绝提供服务
404	Not Found	请求资源不存在，eg：输入了错误的URL
500	Internal Server Error	服务器发生不可预期的错误
503	Server Unavailable	端的请求，一段时间后可能恢复正常

5、消息报头

  HTTP消息由客户端到服务器的请求和服务器到客户端的响应组成。请求消息和响应消息都是由开始行（对于请求消息，开始行就是请求行，对于响应消息，开始行就是状态行），消息报头（可选），空行（只有CRLF的行），消息正文（可选）组成。

Http报头分为通用报头，请求报头，响应报头和实体报头。 

请求方的http报头结构：通用报头|请求报头|实体报头 

响应方的http报头结构：通用报头|响应报头|实体报头

Accept属于请求头，描述客户端希望接收的 响应body 数据类型

Content-Type属于实体头，描述客户端发送的 body 数据类型

媒体格式类型如下

text/html	HTML格式
text/plain	纯文本格式
text/xml	XML格式
image/gif	gif图片格式
image/jpeg	jpg图片格式
image/png	png图片格式

以application开头的媒体格式类型

application/xhtml+xml	XHTML格式
application/xml	XML数据格式
application/atom+xml	Atom XML聚合格式
application/json	JSON数据格式
application/pdf	pdf格式
application/msword	Word文档格式
application/octet-stream	二进制流数据（如常见的文件下载）
application/x-www-form-urlencoded	<form encType=””>中默认的encType，form表单数据被编码为key/value格式发送到服务器（表单默认的提交数据的格式）
multipart/form-data	需要在表单中进行文件上传时，就需要使用该格式

 

User Agent中文名为用户代理，简称 UA，它是一个特殊字符串头，使得服务器能够识别客户使用的操作系统及版本、CPU 类型、浏览器及版本、浏览器渲染引擎、浏览器语言、浏览器插件等。

二、HTTPS（超文本传输安全协议）

1、什么是HTTPS

HTTPS（全称：Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer 或 Hypertext Transfer Protocol Secure，超文本传输安全协议

超文本传输协议HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息。HTTP协议以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此HTTP协议不适合传输一些敏感信息，比如信用卡号、密码等。

为了解决HTTP协议的这一缺陷，需要使用另一种协议：安全套接字层超文本传输协议HTTPS。为了数据传输的安全，HTTPS在HTTP的基础上加入了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。

2、HTTPS和HTTP的区别主要为以下四点：

1、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书很少，需要交费。

2、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。

3、http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。

4、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。

3、HTTPS解决的问题

1 . 信任主机的问题. 采用https 的server 必须从CA 申请一个用于证明服务器用途类型的证书. 改证书只有用于对应的server 的时候，客户度才信任次主机。所以目前所有的银行系统网站，关键部分应用都是https 的，客户通过信任该证书，从而信任了该主机，其实这样做效率很低，但是银行更侧重安全。这一点对我们没有任何意义，我们的server 采用的证书不管自己issue 还是从公众的地方issue，客户端都是自己人，所以我们也就肯定信任该server。

2 . 通讯过程中的数据的泄密和被窜改

1）一般意义上的https, 就是 server 有一个证书.

      a) 主要目的是保证server 就是他声称的server. 这个跟第一点一样.

      b) 服务端和客户端之间的所有通讯，都是加密的.

      i. 具体讲，是客户端产生一个对称的密钥，通过server 的证书来交换密钥，一般意义上的握手过程。

      ii. 加下来所有的信息往来就都是加密的，第三方即使截获，也没有任何意义，因为他没有密钥，当然窜改也就没有什么意义了。

2）少许对客户端有要求的情况下，会要求客户端也必须有一个证书。

      a) 这里客户端证书，其实就类似表示个人信息的时候，除了用户名/密码， 还有一个CA 认证过的身份，个人证书一般来说上别人无法模拟的，所有这样能够更深的确认自己的身份。

      b) 目前少数个人银行的专业版是这种做法，具体证书可能是拿U盘作为一个备份的载体。

三、TCP与UDP

1、TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）

TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的基于字节流的传输层通信协议。TCP将用户数据打包成报文段，它发送后启动一个定时器，另一端收到的数据进行确认、对失序的数据重新排序、丢弃重复数据。

TCP的特点有：

TCP是面向连接的运输层协议

每一条TCP连接只能有两个端点，每一条TCP连接只能是点对点的

TCP提供可靠交付的服务

TCP提供全双工通信。数据在两个方向上独立的进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

面向字节流。面向字节流的含义：虽然应用程序和TCP交互是一次一个数据块，但TCP把应用程序交下来的数据仅仅是一连串的无结构的字节流。

2、TCP协议中的三次握手和四次挥手

建立连接需要三次握手

第一次握手：客户端向服务端发送连接请求包，标志位SYN（同步序号）置为1，顺序号码为X=0。

第二次握手：服务端收到客户端发过来报文，由SYN=1知道客户端要求建立联机，则为这次连接分配资源。并向客户端发送一个SYN和ACK都置为1的TCP报文，设置初始顺序号码Y=0，将确认序号(ack)设置为上一次客户端发送过来的顺序号(Seq)加1，即X+1 = 0+1=1。

第三次握手：客户端收到服务端发来的包后检查确认号码(ack)是否正确，即第一次发送的Seq加1（X+1=1）。以及标志位ACK是否为1。若正确，服务端再次发送确认包，ACK标志位为1，SYN标志位为0。确认号码(ack)=Y+1=0+1=1，发送顺序号码(Seq)为X+1=1。Server收到后确认号码值与ACK=1则连接建立成功，可以传送数据了。

 

断开连接需要四次挥手

提醒：中断连接端可以是Client端，也可以是Server端。只要将下面两角色互换即可。

第一次挥手：客户端给服务端发送FIN报文，用来关闭客户端到服务端的数据传送。将标志位FIN和ACK置为1，顺序号码为X=1，确认号码为Z=1。意思是说”我Client端没有数据要发给你了，但是如果你还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。所以你先发送ACK过来。”

第二次挥手：服务端收到FIN后，发回一个ACK(标志位ACK=1),确认号码为收到的顺序号码加1，即X=X+1=2。顺序号码为收到的确认号码=Z。意思是说“你的FIN请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息" 这个时候客户端就进入FIN_WAIT状态，继续等待服务端的FIN报文。

第三次挥手：当服务端确定数据已发送完成，则向客户端发送FIN报文，关闭与客户端的连接。标志位FIN和ACK置为1，顺序号码为Y=1，确认号码为X=2。意思是告诉Client端“好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了。”

第四次挥手：客户端收到服务器发送的FIN之后，发回ACK确认(标志位ACK=1),确认号码为收到的顺序号码加1，即Y+1=2。顺序号码为收到的确认号码X=2。意思是“我Client端知道可以关闭连接了，但是我还是不相信网络，怕 Server端不知道要关闭，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，我Client端也可以关闭连接了。“（在TIME_WAIT状态中，如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将重新发送。TIME_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待之后连接正式关闭，并且所有的资源(包括端口号)都被释放。）

 

3、为什么关闭的时候却是四次挥（握）手？

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

4、什么是UDP协议

UDP是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据报协议，是OSI参考模型中的传输层协议，它是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 UDP的正式规范是IETF RFC768。UDP在IP报文的协议号是17。

UDP协议特点

（1） UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。

（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。

（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。

（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

5、TCP和UDP区别

特征点	TCP	UDP
是否连接	面向连接	面向非连接
传输可靠性	可靠	会丢包，不可靠
应用场景	传输数据量大	传输量小
速度	慢	快

（1）基于连接与无连接

（2）TCP要求系统资源较多，UDP较少；

（3）UDP程序结构较简单

（4）流模式（TCP）与数据报模式(UDP);

（5）TCP保证数据正确性，UDP可能丢包

（6）TCP保证数据顺序，UDP不保证

6、UDP应用场景：

（1）面向数据报方式

（2）网络数据大多为短消息

（3）拥有大量Client

（4）对数据安全性无特殊要求

（5）网络负担非常重，但对响应速度要求高

使用UDP协议的应用有：域名系统（DNS）、简单网络管理协议（SNMP）、动态主机配置协议（DHCP）、路由信息协议（RIP）等等。因为UDP不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失几个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。