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HTTP 协议详解

本书是介绍怎么编写一个 Web 服务器，而 Web 服务器是基于 HTTP （ HyperText Transfer Protocol ）协议实现的，所以要实现一个 Web 服务器就必须了解 HTTP 协议，本章主要介绍 HTTP 协议的相关知识，让我们对 HTTP 协议有个理性的认识。

1.1 HTTP 协议简介

我们日常生活中经常会使用浏览器访问 Web 站点，但是大家有思考过在这个过程中到底发生了什么吗？为什么我们在浏览器地址栏上面输入要访问的 URL 后就可以访问到 Web 页面呢？

1.1.1 浏览器背后的故事

当我们在浏览器地址栏上输入要访问的 URL 后，浏览器会分析出 URL 上面的域名，然后通过 DNS 服务器查询出域名映射的 IP 地址，浏览器根据查询到的 IP 地址与 Web 服务器进行通信，而通信的协议就是 HTTP 协议。

我们可以把这个过程类比成一个电话对话的过程。当我们要打电话给某个人，首先要知道对方的电话号码，然后进行拨号。打通电话后我们会进行对话，当然要对话肯定需要共同的语言，如果一个人说国语，而另一个人说英语，那肯定不能进行沟通的。在本例中，电话号码相当于上面的 IP 地址，而共同语言相当于 HTTP 协议。

我们通过一个简单的图来阐述这个过程：

HTTP 协议详解 图 1-1 浏览器访问 URL 过程

浏览器与 Web 服务器使用 HTTP 协议进行通信，那么什么是 HTTP 协议呢？接下来我们会详细介绍 HTTP 协议的相关知识。

1.1.2 TCP/IP 协议

HTTP 协议是构建在 TCP/IP 协议之上的，是 TCP/IP 协议的一个子集，所以要理解 HTTP 协议，有必要先了解下 TCP/IP 协议相关的知识。

由于 TCP/IP 协议族包含众多的协议，在这里我们无法一一讨论。接下来，我们仅介绍理解 HTTP 协议需要掌握的 TCP/IP 协议族的一些相关知识点。如果想深入理解 TCP/IP 协议，可以参考经典书籍《 TCP/IP 详解》。

TCP/IP 协议族分层

TCP/IP 协议族是由一个四层协议组成的系统，这四层分别为：应用层、传输层、网络层和数据链路层。如图 1-2 所示：

HTTP 协议详解 图 1-2 TCP/IP 协议族分层

分层的好处是把各个相对独立的功能解耦，层与层之间通过规定好的接口来通信。如果以后需要修改或者重写某一个层的实现，只要接口保持不变也不会影响到其他层的功能。接下来，我们将会介绍各个层的主要作用。

1) 应用层

应用层一般是我们编写的应用程序，其决定了向用户提供的应用服务。应用层可以通过系统调用与传输层进行通信。

处于应用层的协议非常多，比如： FTP （ File Transfer Protocol ，文件传输协议）、 DNS （ Domain Name System ，域名系统）和我们本章讨论的 HTTP （ HyperText Transfer Protocol ，超文本传输协议）等。

2) 传输层

传输层通过系统调用向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功能。

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）。

3) 网络层

网络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（传输路线）到达对方计算机，并把数据包传输给对方。

4) 链路层

链路层用来处理连接网络的硬件部分，包括控制操作系统、硬件设备驱动、 NIC （ Network Interface Card ，网络适配器）以及光纤等物理可见部分。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

数据包封装

上层协议数据是如何转变为下层协议数据的呢？这是通过封装（ encapsulate ）来实现的。应用程序数据在发送到物理网络之前，会沿着协议栈从上往下传递。每层协议都将在上层协议数据的基础上加上自己的头部信息（链路层还会加上尾部信息），以为实现该层功能提供必要的信息。如图 1-3 所示： HTTP 协议详解