报文结构
拿 TCP 报文来举例,它在实际要传输的数据之前附加了一个 20 字节的头部数据,存储 TCP 协议必须的额外信息,例如发送方的端口号、接收方的端口号、包序号、标志位等等。
有了这个附加的 TCP 头,数据包才能够正确传输,到了目的地后把头部去掉,就可以拿到真正的数据。
HTTP 协议也是与 TCP/UDP 类似,同样也需要在实际传输的数据前附加一些头数据,不过与TCP/UDP 不同的是,它是一个“纯文本”的协议,所以头数据都是 ASCII 码的文本,可以很容易地用肉眼阅读,不用借助程序解析也能够看懂。
HTTP 协议的请求报文和响应报文的结构基本相同,由三大部分组成:
1.起始行(start line):描述请求或响应的基本信息;
2.头部字段集合(header):使用 key-value 形式更详细地说明报文;
3.消息正文(entity):实际传输的数据,它不一定是纯文本,可以是图片、视频等二进制数据。
这其中前两部分起始行和头部字段经常又合称为“请求头”或“响应头”
——header
消息正文又称为“实体”,但与“header”对应,很多时候就直接称为——body
HTTP 协议规定报文必须有 header,但可以没有 body,而且在 header 之后必须要有一个“空行”,也就是“CRLF”,十六进制的“0D0A”。
所以,一个完整的 HTTP 报文就像是下图的这个样子,注意在 header 和 body 之间有一个“空行”。
报文里的 header 就是“大头儿子”的“大头”,空行就是他的“脖子”,而后面的 body 部分就是他的身体了。
举个例子:
在这个浏览器发出的请求报文里,第一行“GET / HTTP/1.1”就是请求行,而后面的“Host”“Connection”等等都属于 header,报文的最后是一个空白行结束,没有 body。
在很多时候,特别是浏览器发送 GET 请求的时候都是这样,HTTP 报文经常是只有 header而没 body,相当于只发了一个超级“大头”过来,你可以想象的出来:每时每刻网络上都会有数不清的“大头儿子”在跑来跑去。
不过这个“大头”也不能太大,虽然 HTTP 协议对 header 的大小没有做限制,但各个 Web服务器都不允许过大的请求头,因为头部太大可能会占用大量的服务器资源,影响运行效率。
请求行
了解了 HTTP 报文的基本结构后,我们来看看请求报文里的起始行也就是请求行(request line),它简要地描述了客户端想要如何操作服务器端的资源。例如:Get
请求行由三部分构成:
-
请求方法:是一个动词,如 GET/POST,表示对资源的操作;
-
请求目标:通常是一个 URI,标记了请求方法要操作的资源;
-
版本号:表示报文使用的 HTTP 协议版本。
这三个部分通常使用空格(space)来分隔,最后要用 CRLF 换行表示结束。
举例子:
GET / HTTP/1.1
在这个请求行里,“GET”是请求方法,“/”是请求目标,“HTTP/1.1”是版本号,把这三部分连起来,意思就是“服务器你好,我想获取网站根目录下的默认文件,我用的协议版本号是 1.1,请不要用 1.0 或者 2.0 回复我。”
状态行
看完了请求行,我们再看响应报文里的起始行,在这里它不叫“响应行”,而是叫“状态行”(status line),意思是服务器响应的状态。
比起请求行来说,状态行要简单一些,同样也是由三部分构成:
1.版本号:表示报文使用的 HTTP 协议版本;
2.状态码:一个三位数,用代码的形式表示处理的结果,比如 200 是成功,500 是服务器错误;
3.原因:作为数字状态码补充,是更详细的解释文字,帮助人理解原因。
举例子:
HTTP/1.1 200 OK
意思就是:“浏览器你好,我已经处理完了你的请求,这个报文使用的协议版本号是 1.1,状态码是 200,一切 OK。”
再举一个例子:
HTTP/1.1 404 Not Found
翻译成人话就是:“抱歉啊浏览器,刚才你的请求收到了,但我没找到你要的资源,错误代码是 404,接下来的事情你就看着办吧。”
头部字段
请求行或状态行再加上头部字段集合就构成了 HTTP 报文里完整的请求头或响应头
请求头和响应头的结构是基本一样的,唯一的区别是起始行,所以我把请求头和响应头里的字段放在一起介绍。
头部字段是 key-value 的形式,key 和 value 之间用“:”分隔,最后用 CRLF 换行表示字段结束。比如在“Host: 127.0.0.1”这一行里 key 就是“Host”,value 就是“127.0.0.1”。
HTTP 头字段非常灵活,不仅可以使用标准里的 Host、Connection 等已有头,也可以任意添加自定义头,这就给 HTTP 协议带来了无限的扩展可能。
使用头字段需要注意下面几点:
- 字段名不区分大小写,例如“Host”也可以写成“host”,但首字母大写的可读性更好;
- 字段名不区分大小写,例如“Host”也可以写成“host”,但首字母大写的可读性更好;
- 字段名后面必须紧接着“:”,不能有空格,而“:”后的字段值前可以有多个空格;
- 字段的顺序是没有意义的,可以任意排列不影响语义;
- 字段原则上不能重复,除非这个字段本身的语义允许,例如 Set-Cookie。
常用头字段
HTTP 协议规定了非常多的头部字段,实现各种各样的功能,但基本上可以分为四大类:
- 通用字段:在请求头和响应头里都可以出现;
- 请求字段:仅能出现在请求头里,进一步说明请求信息或者额外的附加条件;
- 响应字段:仅能出现在响应头里,补充说明响应报文的信息;
- 实体字段:它实际上属于通用字段,但专门描述 body 的额外信息。
对 HTTP 报文的解析和处理实际上主要就是对头字段的处理,理解了头字段也就理解了 HTTP报文。
Host 字段
Host 字段,它属于请求字段,只能出现在请求头里,它同时也是唯一一个HTTP/1.1 规范里要求必须出现的字段,也就是说,如果请求头里没有 Host,那这就是一个错误的报文。
User-Agent
User-Agent 是请求字段,只出现在请求头里。它使用一个字符串来描述发起 HTTP 请求的客户端,服务器可以依据它来返回最合适此浏览器显示的页面。
Date
Date 字段是一个通用字段,但通常出现在响应头里,表示 HTTP 报文创建的时间,客户端可以使用这个时间再搭配其他字段决定缓存策略。
Server
Server 字段是响应字段,只能出现在响应头里。它告诉客户端当前正在提供 Web 服务的软件名称和版本号
Content-Length
实体字段里要说的一个是 Content-Length,它表示报文里 body 的长度,也就是请求头或响应头空行后面数据的长度。服务器看到这个字段,就知道了后续有多少数据,可以直接接收。如果没有这个字段,那么 body 就是不定长的,需要使用 chunked 方式分段传输。
小结
1.HTTP 报文结构就像是“大头儿子”,由“起始行 + 头部 + 空行 + 实体”组成,简单地说就是“header+body”;
2.HTTP 报文结构就像是“大头儿子”,由“起始行 + 头部 + 空行 + 实体”组成,简单地说就是“header+body”;
3.请求头由“请求行 + 头部字段”构成,响应头由“状态行 + 头部字段”构成;
4.请求行有三部分:请求方法,请求目标和版本号;
5.状态行也有三部分:版本号,状态码和原因字符串;
6.头部字段是 key-value 的形式,用“:”分隔,不区分大小写,顺序任意,除了规定的标准头,也可以任意添加自定义字段,实现功能扩展;
7.HTTP/1.1 里唯一要求必须提供的头字段是 Host,它必须出现在请求头里,标记虚拟主机名。