前端基础篇之HTTP协议

《图解HTTP》一文中这样描述HTTP在网络中的地位：

Web使用一种名为HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）的协议作为规范，完成从客户端到服务器等一系列运作流程。而协议是指规则的约定。可以说，Web是建立在HTTP协议上通信的。

HTTP最初的目的是为了让研究者共享知识信息，所以它的主要作用就是文档传输，它是一种用于传输文档的协议。

HTTP是不保存状态的协议，既无状态协议，协议本身对于请求或响应之间的通信状态不进行保存，因此连接双方不能知晓对方当前的身份和状态。这也是Cookie技术产生的重要原因之一：客户端的状态管理。浏览器会根据从服务器端发送的响应报文内 Set-Cookie 首部字段信息自动保持 Cookie。而每次客户端发送 HTTP 请求，都会在请求报文中携带 Cookie，作为服务端识别客户端身份状态的标识。

TCP/IP 协议族

为了更好的了解HTTP协议，我们必须先了解一下 TCP/IP 协议族。TCP/IP 协议族是Internet最基本的协议，HTTP协议是它的一个子集。TCP/IP协议族按层次分为以下四层（网络基础，最好记住）：

• 应用层

应用层规定了向用户提供应用服务时通信的协议，如：

TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务协议。比如，FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）和DNS（Domain Name System，域名系统）服务就是其中的两类以及HTTP协议。

DNS域名系统提供域名（如：www.baidu.com）到IP地址（如：119.75.217.109）之间的解析服务。

• 传输层

传输层对接上层应用层，提供处于网络连接中两台计算机之间的数据传输所使用的协议。

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）。

TCP协议是双全工的，即发送数据和接收数据是同步进行的，就好像我们打电话一样，说话的同时也能听见。TCP协议在建立和断开连接时有三次握手和四次挥手，因此在传输的过程中更稳定可靠但同时就没UDP那么高效了。

UDP协议是面向无连接的，也就是说在正式传递数据之前不需要先建立连接。UDP 协议不保证有序且不丢失的传递到对端，也就是说不够稳定，但也正因如此，UDP协议比TCP更加高效和轻便。

• 网络层

网络层规定了数据通过怎样的传输路线到达对方计算机传送给对方（IP协议等）。

与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的所用就是在众多的选项内选择一条传输路线。就跟携程提供的回家路线图作用一样。

• 链路层

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。

一般的web应用的通信传输流是这样的：

发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层之间传输数据时，每经过一层时会把对应的首部信息去除。

串行连接、持久连接、管道化持久连接、http/2.0多路复用简介

• 串行连接： HTTP有无连接的特性，即每次连接只能处理一个请求，收到响应后立即断开连接。HTTP/1.0 版本（称为串行连接或短连接、短轮询）中每次HTTP通信后都要断开TCP连接，所以每个新的HTTP请求都需要建立一个新的连接。但在现在网站动则几十条HTTP请求的情况下，很容易达到浏览器请求上限，并且每次请求都建立新的tcp连接（每次都有三次握手四次挥别）极大的增加了通信开销。
• 持久连接： 为解决这个问题，有人提出了持久连接（也叫长连接、长轮询）。一定时间内，同一域名下的HTTP请求，只要两端都没有提出断开连接，则持久保持TCP连接状态，其他请求可以复用这个连接通道。HTTP/1.1 实现并默认了所有连接都是持久连接，这样客户端发起多个HTTP请求时就减少了TCP握手造成的网络资源和通信时间的浪费。但是持久连接采用阻塞模式，下次请求必须等到上次响应返回后才能发起，如果上次的请求还没返回响应内容，下次请求就只能等着（就是常说的线头阻塞）。
• 管道化持久连接： 管道化则可以不用等待响应返回而发送下个请求并按顺序返回响应，现代浏览器并未默认开启管道化。（这方面收集到的资料有限不多说了）
• HTTP/2.0多路复用： 每个HTTP请求都有一个序列标识符，这样浏览器可以并发多个请求，服务器接收到数据后，再根据序列标识符重新 排序 成不同的请求报文，而不会导致数据错乱（细节参照此文）。同样，服务端也可以并发返回多个响应给浏览器，浏览器收到后根据序列标识重新排序并归入各自的请求的响应报文。并且同一个域名下的所有请求都复用同一个TCP连接，极大增加了服务器处理并发的上限。
• WebSocket： WebSocket是HTML5提出的一种客户端和服务端通讯的双全工协议，由客户端发起请求，建立连接之后不仅客户端可以主动向服务端发送请求，服务端可以主动向客户端推送信息。

看图区分三种链接：

如图中(a)：串行连接每次发起请求都必须建立新的tcp连接。

如图中(b)：持久连接多个http请求可以复用同一个tcp连接，但是下次请求必须在上次响应返回之后进行。

如图中(c)：管道化持久连接也可以复用同一个tcp连接，并且可以不用等待发出多个http请求，但是响应必须按顺序返回。

URI

HTTP协议使用 URI 定位互联网上的资源。概念：

• URI(Universal Resource Identifier：统一资源标识符)
• URL(Universal Resource Locator：统一资源定位符)
• URN(Universal Resource Name：统一资源名称)。

个人理解URI是一个资源文件的不同表示方法的总称。比如一个文件 a.html ，既可以用这个文件的名字 a.html 来表示，也可以用文件路径www.baidu.com/a.html 来表示，甚至可以用 urn:a:1535-3613 这样的标识符来表示。他们的关系如下：

HTTP版本

对于HTTP版本更详细的区别，笔者不才，请参考这篇文章

HTTP/1.0

最早的http只是使用在一些较为简单的网页上和网络请求上，所以比较简单，每次请求都打开一个新的TCP链接，收到响应之后立即断开连接。

HTTP/1.1

Range
Host

HTTP/2.0

在 HTTP/2 中，有两个非常重要的概念，分别是帧（frame）和流（stream）。 帧代表传输的最小的数据单位，每个帧都有序列标识表明该帧属于哪个流，流也就是多个帧组成的数据流，每个流表示一个请求。

• 新的二进制格式： HTTP/1.x的解析是基于文本的。基于文本协议的解析存在天然缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到全面性考虑的场景必然很多。二进制则不同，只识别0和1的组合。基于这种考虑HTTP/2.0的协议解析采用二进制格式，方便且强大。
• 多路复用： HTTP/2.0支持多路复用，这是HTTP/1.1持久连接的升级版。多路复用，就是在一个 TCP 连接中可以存在多条流，也就是可以发送多个请求/响应，对应端可以通过帧中的标识知道属于哪个请求/响应，通过重新排序还原请求/响应。多路复用允许并发的发起多个请求，每个请求及该请求的响应不需要等待其他的请求或响应，避免了线头阻塞问题。这样某个请求任务耗时严重，不会影响到其它连接的正常执行,极大的提高传输性能。
• 头部压缩： HTTP/1.x的请求和响应头部带有大量信息，而且每次请求都要重复发送，HTTP/2.0使用encoder来减少需要传输的头部大小，通讯双方各自cache一份头部 fields表，既避免了重复头部的传输，又减小了需要传输的大小。
• 服务端推送： 服务端推送就是把客户端所需要的css/js/img资源伴随着index.html一起发送到客户端，省去了客户端重复请求的步骤（从缓存中取）。

HTTP/3.0

HTTP/2.0 使用了多路复用，一般来说同一域名下只需要使用一个 TCP 连接。但当这个连接中出现了丢包的情况，那就会导致整个 TCP 都要开始等待重传，也就导致了后面的所有数据都被阻塞了。反而对于 HTTP/1.0 来说，可以开启多个 TCP 连接，出现丢包反倒只会影响其中一个连接，剩余的 TCP 连接还可以正常传输数据。 出现这个原因是因为底层TCP协议导致的问题，但是修改TCP协议是不现实的问题，就像 typeof null === 'object' 一样，修改这个问题会导致出现更多的问题。既然不能修改你，就新起一个协议取代你。Google 基于 UDP 协议推出了一个的 QUIC 协议，并且使用在了 HTTP/3 上。

QUIC 基于 UDP，但是UDP本书存在不稳定性等诸多问题，所以QUIC在UDP的基础上新增了很多功能，比如多路复用、0-RTT、使用 TLS1.3 加密、流量控制、有序交付、重传等等功能。优点诸多，参考这里：

• 避免包阻塞： 多个数据在TCP连接上传输时，若一个数据包出现问题，TCP需要等待该包重传后，才能继续传输其它数据包。但在QUIC中，因为其基于UDP协议，UDP数据包在出问题需要重传时，并不会对其他数据包传输产生影响。
• 快速重启会话： 普通基于tcp的连接，是基于两端的ip和端口和协议来建立的。在网络切换场景，例如手机端切换了无线网，使用4G网络，会改变本身的ip，这就导致tcp连接必须重新创建。而QUIC协议使用特有的UUID来标记每一次连接，在网络环境发生变化的时候，只要UUID不变，就能不需要握手，继续传输数据。

HTTP报文

用于HTTP协议交互的信息被称为HTTP报文。客户端的HTTP报文叫请求报文，服务端的HTTP报文叫响应报文。

请求报文 是由请求行（请求方法、协议版本）、请求首部（请求URI、客户端信息等）和内容实体（用户信息和资源信息等，可为空）构成。

响应报文 是由状态行（协议版本、状态码）、响应首部（服务器名称、资源标识等）和内容实体（服务端返回的资源信息）构成。

请求方法

• GET：get方法一般用于获取服务器资源
• POST：post方法一般用于传输实体主体
• PUT：put方法一般用于传输文件
• DELETE：delete方法用于删除文件
• HEAD：head方法用于获取报文首部，不返回报文主体
• OPTIONS：options方法用于询问请求URI资源支持的方法

概念很简单很精辟，还不太理解应用场景的自行百度~~

状态码

HTTP状态码表示客户端HTTP请求的返回结果、标识服务器处理是否正常、表明请求出现的错误等。

首部字段

下面是请求首部和响应首部中的字段名称和作用：

首部内容较多，重点记忆浏览器常用的一些字段就行了：

WEB服务器

这里不关心服务器是Apache还是Nginx，而是在于服务器的作用。一台服务器可以作为源服务器，也可以作为中转服务器，甚至可以在一台服务器上搭建多个不同域名的网站。

虚拟主机

HTTP/1.1规范允许一台HTTP服务器搭建多个Web站点。利用虚拟主机的功能，可以在一台物理服务器（一个IP地址）上虚拟出多个主机，每个主机映射一个独立的域名。因此，当用户访问域名 http://www.laogeng.com/ 时，DNS域名系统会将其解析成IP地址，根据IP找到物理服务器，然后再通过请求首部的HOST字段（现在知道HOST为什么是HTTP/1.1强制要求携带的了吧）确认对应的虚拟主机。

代理服务器

代理服务器就是客户端和服务端之间的“中间商”，即HTTP请求通过代理服务器转发给服务器，再将服务器的响应返回给客户端的行为。代理服务器可以用来作为缓存服务器，也可以用来隐藏用户身份（正向代理）或者服务器身份（反向代理）增加安全性。

• 所谓正向代理，是从客户/客户端角度出发，为了从源服务器中取得内容，由客户端向代理服务器发出请求，并 指定目标访问服务器 ，然后，代理服务器向源服务器转交需求，并将获得的内容返回给客户端。需要注意的是，在正向代理过程中隐藏了真是请求的客户端，即服务端不知道正式请求客户是谁。（科学上网）
• 所谓反向代理，是从客户端发向反向代理出请求，反向代理服务器收到需求后判断请求走向何处，然后再将结果反馈给客户端。同样需要注意的是，在反向代理过程中，隐藏了内部服务器的信息，用户不需要知道是具体哪一台服务器提供的服务，只要知道反向代理服务器是谁就好了，我们甚至可以把反向代理服务器当做真正服务器看待。这种形式的代理通常被用作实现负载均衡，比如Nginx就是一种出色的反向代理服务器。

缓存服务器

缓存服务器指的是将需要频繁访问的网络内容存放在离用户较近、访问速度更快的服务器中，以提高内容访问速度的一种技术。缓存服务器是浏览器和源服务器之间的中间服务器，浏览器先向这个中间服务器发起HTTP请求，经过处理后（比如权限验证，缓存匹配等），再将请求转发到源服务器。

HTTPS

HTTP本身没有任何保密性，所以HTTP传输的数据相当于都是在网上在以明文的方式裸奔。为了解决这个问题，出现了各种加密技术：

• 对称加密：唯一密钥 key1 可用来加密也可用来解密。这样的加密需要双方都拥有密钥 key1 ，如果第一次传输密钥被第三方截获就玩完。
• 非对称加密：公钥 key3 和私钥 key2 都可用于对应的加密和解密，即可用公钥加密私钥解密，也可用私钥加密公钥解密。服务端会生成一对密钥，一个私钥保存在服务端，仅自己知道，另一个是公钥，公钥可以自由发布供任何人使用。客户端的明文通过公钥加密后的密文需要用私钥解密。非对称密钥在加密和解密的过程的使用的密钥是不同的密钥，加密和解密是不对称的，所以称之为非对称加密。与对称密钥加密相比，非对称加密无需在客户端和服务端之间共享密钥，只要私钥不发给任何用户，即使公钥在网上被截获，也无法被解密，仅有被窃取的公钥是没有任何用处的。
• 混合加密：服务端先用非对称加密的私钥 key2 加密对称加密的密钥 key1 并传给客户端，客户端用非对称加密的公钥 key3 解密出对称加密的密钥 key1 ，双方都有了密钥 key1 ，开始利用 key1 加密通信。缺点：中间人可以自己生成非对称加密公钥替换掉服务端公钥发送给客户端，而此时客户端并无法验证公钥的可信性。
• SSL：首先需要从证书认证机构申请证书（证书中含有证书签名和服务端公钥 key3 ）。在客户端发起HTTP请求时，服务端将证书发送给客户端。客户端认证证书的真伪，然后解密出服务端公钥 key3 ，用公钥加密自己生成的对称加密密钥 key1 并传给服务端，最后利用 key1 加密进行通话。至于安全性，由于私钥是机构的，可以避免第三方伪造证书。并且就算得到了服务端公钥，也无法解密出公钥 key3 加密过的对称加密密钥 key1 。

HTTPS基于HTTP协议，通过SSL或TLS（可以看作SSL3.0）提供加密处理数据、验证对方身份以及数据完整性保护。特点如下：

• 内容加密：采用混合加密技术，中间者无法直接查看明文内容
• 验证身份：通过证书认证客户端访问的是自己的服务器
• 保护数据完整性：防止传输的内容被中间人冒充或者篡改

HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费。 HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有传输的内容都经过加密的。 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。 HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题。 HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费。 HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，HTTPS运行在SSL/TLS之上，SSL/TLS运行在TCP之上，所有传输的内容都经过加密的。 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。 HTTPS可以有效的防止运营商劫持，解决了防劫持的一个大问题。

WEB安全防范

XSS 攻击

XSS 攻击全称跨站脚本攻击，是利用html可以执行 <script>alert(1)</script> 的特性，想尽办法将脚本注入页面中的攻击手段。XSS攻击有两种，一种是通过修改浏览器URL导致脚本被注入到页面，另一种是通过输入框将脚本代码注入数据库。前面一种会被chrome浏览器自动防御攻击（但最好还是手动也防御一下），后面一种则需要我们手动防御，推荐使用'xss'库的白名单过滤防御方法：

const xss = require('xss')
let html = xss('<h1 id="title">XSS Demo</h1><script>alert("xss");</script>')
// -> <h1>XSS Demo</h1><script>alert("xss");</script>
复制代码

CSRF 攻击

CSRF中文名为跨站请求伪造。假如掘金有个加关注的GET接口，id参数是关注人Id，如下：

https://juejin.im?id=5cd0438c6fb9a031ec6d3ab2
复制代码

那我只需要在我的一个页面里面写一个img标签：

<img src="https://juejin.im?id=5cd0438c6fb9a031ec6d3ab2" />
复制代码

那么只要有已经登录掘金的用户打开我这个页面，就会自动关注我。 就算是改为POST请求，也可以通过在页面使用form表单提交的方式自动关注。 CSRF攻击是源于Web的隐式身份验证机制！Web的身份验证机制虽然可以保证一个请求是来自于某个用户的浏览器，但却无法保证该请求是用户批准发送的。CSRF攻击的问题一般是由服务端解决，防范 CSRF 攻击可以遵循以下几种规则：

HTTP Only

点击劫持

点击劫持是一种视觉欺骗的攻击手段。攻击者将需要攻击的网站通过 iframe 嵌入自己的网页中，并将 iframe 设置为透明，然后诱使用户在该页面上进行操作，此时用户将在不知情的情况下点击透明的iframe页面（偸yck大佬一张图会不会被抓┭┮﹏┭┮）：

防御方法：

还是让后端大佬解决，使用一个HTTP响应头—— X-Frame-Options 。 X-Frame-Options 可以说是为了解决点击劫持而生的，它有三个可选的值：

1. DENY：浏览器会拒绝当前页面加载任何frame页面；
2. SAMEORIGIN：frame页面的地址只能为同源域名下的页面；
3. ALLOW-FROM origin：允许frame加载的页面地址；

中间人攻击

中间人攻击是攻击方同时与服务端和客户端建立起了连接，并让对方认为连接是安全的，但是实际上整个通信过程都被攻击者控制了。攻击者不仅能获得双方的通信信息，还能修改通信信息。中间人攻击的本质是客户端和服务端之间的认证和信任问题。

对称加密、非对称加密、混合加密技术都没有有效防止中间人攻击，因为中间人可以截取首次传输的密钥并偷天换日，而客户端或服务端并无法得知。HTTPS作为防止中间人攻击的终极手段，引入证书机制解决了客户端和服务端的信任问题，从而较为有效的防止了中间人攻击。

小结

以上就是前端需要掌握的HTTP相关知识点，能力所限部分知识点讲述可能不甚清晰，还请看官们有不清楚的地方直接批评改正。

前端是一门庞大的学科，虽然对入门门槛要求不高，但是其知识体系之庞大让人望洋兴叹。小子作为半路出家的前端小白，打算按照大牛的指点（感谢） 从头开始学习前端，每学一个知识点都会作篇总结，加深自己理解并方便他人查阅。