图解HTTP，状态码，TCP、UDP等网络协议相关总结(持续更新)

前言：主要是记录学习《图解HTTP》这本书的知识，此外，还会夹杂一些平时整理的网络相关的笔记。

1.首先分为4层：应用层，传输层，网络层，链路层。

应用层：决定了向用户提供应用服务时通信的活动。TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务。 比如， FTP（File
Transfer Protocol， 文件传输协议） 和 DNS（Domain Name System， 域名系统） 服务就是其中两类。此外，HTTP也属于这一层。
 传输层：传输层对上层应用层， 提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议： TCP（Transmission Control Protocol， 传输控制协议） 和 UDP（User Data Protocol， 用户数据报协议） 。
网络层（又名网络互连层）：用来处理在网络上流动的数据包。 数据包是网络传输的最小数据单位。 该层规定了通过怎样的路径（所谓的传输路线） 到达对方计算机， 并把数据包传送给对方，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。
链路层（又名数据链路层， 网络接口层）：用来处理连接网络的硬件部分。 包括控制操作系统、 硬件的设备驱
动、 NIC（Network Interface Card， 网络适配器， 即网卡） ， 及光纤等物理可见部分（还包括连接器等一切传输媒介） 。 硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

2.TCP/IP 通信传输流参看下图

发送端在层与层之间传输数据时， 每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。 反之， 接收端在层与层传输数据时， 每经过一层时会把对应的首部消去。其实包装数据信息的过程就是封装。

1.负责传输的 IP 协议：

作用是把各种数据包传送给对方。 而要保证确实传送到对方那里， 则需要满足各类条件。 其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC地址（Media Access Control Address） 。这两个地址的差别：IP 地址指明了节点被分配到的地址， MAC 地址是指网卡所属的固定地址。 IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。 IP 地址可变换， 但 MAC地址基本上不会更改。

1）、APR协议：

用以解析地址的协议， 根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址，即在信号传输的过程中，一般会暴露IP地址，可以通过ARP协议，解析IP地址，找到对应的MAC地址。如下图：
ARP解析原理：1、每个主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。
2、当源主机要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有对应IP地址的目的主机的MAC地址，如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送ARP数据包，该数据包包括的内容有： 源主机IP地址，源主机MAC地址，目的主机的IP地址。
3、当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则先从数据包中取出源主机的IP和MAC地址写入到ARP列表中，如果已经存在，则覆盖，然后将自己的MAC地址写
入ARP响应包中，告诉源主机自己是它想要找的MAC地址。
4、源主机收到ARP响应包后。将目的主机的IP和MAC地址写入ARP列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
广播发送ARP请求，单播发送ARP响应。

2.TCP协议： 

参照这个：https://blog.csdn.net/striveb/article/details/84063712

3.DNS协议：

提供域名到 IP 地址之间的解析服务。我们平时在访问网站的时候，一般都是输入英文字母，比如：www.baidu.com，这就是域名，而我们的服务器和协议一般都无法识别域名的，这个时候就需要将他们转换为数字，即IP地址，DNS就是干这个事的。DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址， 或逆向从 IP 地址反查域名的服务。
接下来，我们就来看看访问一个网站的整个过程：

4.URL和URI

URL：统一资源定位符，即我们平时访问的网址等待路径。

URI：由某个协议方案表示的资源的定位标识符。 协议方案是指访问资源所使用的协议类型名称。比如采用HTTP协议时，协议方案就是HTTP。URI 用字符串标识某一互联网资源， 而 URL 表示资源的地点（互联网上所处的位置） 。 可见 URL 是 URI 的子集。

5.HTTP协议

（1）HTTP简介

HTTP 协议规定， 请求从客户端发出， 最后服务器端响应该请求并返回。 换句话说， 肯定是先从客户端开始建立通信的， 服务器端在没有接收到请求之前不会发送响应。先看下面这个例子：

起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型， 称为方法（method） 。 随后的字符串 /index.htm 指明了请求访问的资源对象，
也叫做请求 URI（request-URI） 。 最后的 HTTP/1.1， 即 HTTP 的版本号， 用来提示客户端使用的 HTTP 协议功能。
综合来看， 这段请求内容的意思是： 请求访问某台 HTTP 服务器上的/index.htm 页面资源。请求报文是由请求方法、 请求 URI、 协议版本、 可选的请求首部字段和内容实体构成的。
 

（2）HTTP 是不保存状态的协议
HTTP 是一种不保存状态， 即无状态（stateless） 协议。 HTTP 协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。 也就是说在 HTTP 这个级别， 协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。使用 HTTP 协议， 每当有新的请求发送时， 就会有对应的新响应产生。

（3）HTTP协议相关方法

1）GET ： 获取资源
GET 方法用来请求访问已被 URI 识别的资源。 指定的资源经服务器端解析后返回响应内容。 也就是说， 如果请求的资源是文本， 那就保持原样返回； 如果是像 CGI（Common Gateway Interface， 通用网关接口） 那样的程序， 则返回经过执行后的输出结果。

2）POST： 传输实体主体
POST 方法用来传输实体的主体。虽然用 GET 方法也可以传输实体的主体， 但一般不用 GET 方法进行传输， 而是用 POST 方法。 虽说 POST 的功能与 GET 很相似， 但POST 的主要目的并不是获取响应的主体内容。

3）PUT： 传输文件
PUT 方法用来传输文件。 就像 FTP 协议的文件上传一样， 要求在请求报文的主体中包含文件内容， 然后保存到请求 URI 指定的位置。但是， 鉴于 HTTP/1.1 的 PUT 方法自身不带验证机制， 任何人都可以上传文件 , 存在安全性问题， 因此一般的 Web 网站不使用该方法。 若配合 Web 应用程序的验证机制， 或架构设计采用REST（REpresentational State Transfer， 表征状态转移） 标准的同类Web 网站， 就可能会开放使用 PUT 方法。

4）HEAD： 获得报文首部
HEAD 方法和 GET 方法一样， 只是不返回报文主体部分。 用于确认URI 的有效性及资源更新的日期时间等。

5）DELETE： 删除文件
DELETE 方法用来删除文件， 是与 PUT 相反的方法。 DELETE 方法按请求 URI 删除指定的资源。跟put方法一样，HTTP/1.1的DELETE方法自身不带验证机制。

6）OPTIONS： 询问支持的方法
OPTIONS 方法用来查询针对请求 URI 指定的资源支持的方法。
7）TRACE： 追踪路径
TRACE 方法是让 Web 服务器端将之前的请求通信环回给客户端的方法。

8)CONNECT： 要求用隧道协议连接代理
CONNECT 方法要求在与代理服务器通信时建立隧道， 实现用隧道协议进行 TCP 通信。 主要使用 SSL（Secure Sockets Layer， 安全套接层） 和 TLS（Transport Layer Security， 传输层安全） 协议把通信内容加 密后经网络隧道传输。

(4)持久连接
HTTP 协议的初始版本中， 每进行一次 HTTP 通信就要断开一次 TCP连接。但是当请求资源变多的时候多的时候，会造成资源浪费。为了解决这一问题，引入了持久连接。持久连接的特点是， 只要任意一端没有明确提出断开连接， 则保持 TCP 连接状态。持久连接的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销， 减轻了服务器端的负载。 另外， 减少开销的那部分时间， 使HTTP 请求和响应能够更早地结束， 这样 Web 页面的显示速度也就相应提高了。

（5）.管线化

持久连接使得多数请求以管线化（pipelining） 方式发送成为可能。 从前发送请求后需等待并收到响应， 才能发送下一个请求。 管线化技术出现后， 不用等待响应亦可直接发送下一个请求。这样就能够做到同时并行发送多个请求， 而不需要一个接一个地等待响应了。
（6）COOKIE技术

因为HTTP是无状态的，为了保存一些信息，引入了COOKIE。COOKIE 技术通过在请求和响应报文中写入 COOKIE 信息来控制客户端的状态。COOKIE 会根据从服务器端发送的响应报文内的一个叫做 Set-COOKIE 的首部字段信息， 通知客户端保存 COOKIE。 当下次客户端再往该服务器发送请求时， 客户端会自动在请求报文中加入 COOKIE 值后发送出去。服务器端发现客户端发送过来的 COOKIE 后， 会去检查究竟是从哪一个客户端发来的连接请求， 然后对比服务器上的记录， 最后得到之前的状态信息。
（7）发送多种数据的多部分对象集合
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。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。

三、HTTP状态码

参见：https://blog.csdn.net/striveb/article/details/84070336

四、通信数据转发程序：代理、网关、隧道

当一台虚拟主机上寄存了多个不同主机名和域名的web网站时，在发送HTTP请求时，必须在Host首部内完整指定主机名或域名的URI。否则两个不同的域名通过DNS解析后，会得到相同的IP，因为它们位于同一个虚拟主机上。

在HTTP通信时，除了客户端和服务器，还有涉及到一些其他用于通信数据转发的应用程序，如：代理、网关、隧道等。它们可以将请求转发给通信线路上的下一站服务器，并且接收从那台服务器发送的响应再转发给客户端。接下来就说说这三个程序。

代理：

具有转发功能，介于服务器和客户端直接，接收由客户端发送的请求并转发给服务器，同时也接收服务器返回的响应并转发给客户端。

代理服务器主要就是接收客户端发送的请求后转发给其他服务器。代理不改变请求URI，会直接发送给前方持有资源的目标服务器。持有资源实体的服务器被称为源服务器。从源服务器返回的响应经过代理服务器再传给客户端。

在HTTP通信过程中，可级联多台代理服务器。请求和响应的转发会经过数台类似锁链一样连接过来的代理服务器。转发时，需要附加Via首部字段以标记出经过的主机信息。代理服务器利用缓存技术减少网络带宽的流量，组织内部针对特定网站的访问控制，以获取访问日志为主要目的等等。

代理有两种基准分类：1.是否使用缓存；2.是否会修改报文。

缓存代理：预先将资源的副本(缓存)保存在代理服务器上。当代理再次接收到对相同资源的请求时，就可以不从源服务器那里获取资源，而是将当前缓存的资源作为响应返回。

透明代理： 转发请求或响应时，不对报文做任何加工即为透明代理。反之，对报文内容进行加工的代理被称为非透明代理。

网关：

转发其他服务器通信数据的服务器，接收从客户端发送来的请求时，对请求进行处理。其实就是相当于具有处理请求能力的服务器。

网关能使通信线路上的服务器提供非HTTP协议服务。利用网关能提高通信的安全性，因为可以在客户端与网关之间的通信线路上加密以确保连接的安全。比如：网关可以连接数据库，使用SQL语句查询数据。 

隧道(相当于是一个确保安全的介质)：

在相隔甚远的客户端和服务器两者之间进行中转，并保持双方通信连接的应用程序。隧道可按要求建立起一条与其他服务器的通信线路，然后使用SSL等加密手段进行通信，目的是确保客户端能与服务器进行安全的通信。

隧道本身不会解析HTTP请求，即会保持请求的原样，其实就是相当于一个介质，会在通信双方断开连接时结束。

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