彻底搞懂HTTP协议 - 天天造轮子

2021-12-08 12:52:17 浏览数 (1)

Why

据说前端界有一个到非常有名的面试题叫做

输入一个url发生了什么

如果简单回答大概可以分为

  • DNS解析
  • TCP连接
  • 发送HTTP请求
  • 服务器 HTTP 应答
  • 浏览器解析渲染
  • 连接结束

等几个阶段，当然如果详细拆分每个阶段还会在再次被细分，所谓细节决定成败，你谈的细节越多就说明你的知识越系统。唬住唬不住就看你了，不过这确实是一道非常好的考题。

今天然叔只想谈谈其中的一环。

就是如何在TCP协议之上发送HTTP请求，以及如何应答HTTP请求。

游戏规则

实践才是检验真理的唯一标准。

那么怎么才能验证我们确实可以实现了HTTP协议呢？

我们知道HTTP协议分为Request 和 Response两部分

首先我们会使用 TCP 协议封装 HTTP协议. 通过以下两个标准验证实验是否成功。

  • 【Request请求】的验证标准: 可以收到百度的应答
  • 【Response响应】有效的标准: 可以让Chrome浏览器访问

Where - 网络基础与TCP/IP

第一步我们要先找到我们应该在哪做这个游戏，要不然是不是就是神仙打架。

我们知道网络其实就是使用最少两根导线，将多个网络节点连接起来交换数据。

可想而知，两个儿子还要打架，那么成千上万的计算机如果要保证他们不打架和平相处，就需要复杂的协议支撑。

在计算机世界中如果一个复杂问题通常的解决方式就是分层解决

其实这个就是OSI参考模型，而实际我们现在的互联网世界是就是这个理论模型的落地叫做TCP/IP协议

What - TCP与HTTP是什么

什么是TCP通讯？

其实传输层有两种通讯方式分别是TCP和UDP。

两种协议都能够传输数据，区别主要是要不要提前建立连接 TCP就是需要建立连接的一个，好处在于通讯方式比较可靠。所以我们说TCP不丢包。

但是UDP也不是没有用武之地，就比如说玩游戏 ，一技能没作用我再按一次就行了，所以延时小比可靠连接更重要，所以早期的游戏很多都看上了UDP协议。

对于一门高级编程语言来讲无论是（C ， Java， JS）一般都是可以基于叫做socket的东西完成数据传输的。

TCP通讯程序

下面我们来个Node小例子。

Client

代码语言：javascript复制
var net = require("net");
var client = net.connect(3000, () => {
  console.log("连接到服务器！");
});

let n = 3;
const interval = setInterval(() => {
  const msg = "Time "   new Date().getTime();
  console.log("客户端发送: "   msg);
  client.write(msg);
  if (n-- === 0) {
    client.end();
    clearInterval(interval);
  }
}, 500);

client.on("end", function () {
  console.log("断开与服务器的连接");
});

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Server

代码语言：javascript复制
var net = require("net");
var server = net.createServer((connection) => {
  console.log("client connected");
  connection.on("data", (data) => {
    console.log("Server接收: "   data.toString());
  });
  connection.on("end", function () {
    console.log("客户端关闭连接");
  });
  connection.end("Hello I am rn");
});
server.listen(3000, function () {
  console.log("server is listening at 3000");
});

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为什么需要HTTP协议

既然上面我们已经知道了通过TCP可以收发数据，假设我们想做一个类似论坛BBS这样的需求怎么做。

我们大体上可以把BBS服务器比作一个存储文本、图片、甚至声音、视频的图书馆。

用户如果想借书或者是还书都应该正确的填写借书单。这样才能保证存取有序。

显然这种功能TCP协议并没有规定，TCP只是提供了交换数据的可能，相当于打开了借书小窗口。真正要完成借书还书还需要设计一个借书单。其实这个借书单就是HTTP协议。

超文本传输协议（英文：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。HTTP是万维网的数据通信的基础。

下面我们先简单浏览一下HTTP协议你看看是否非常像一个借书单。

HTTP协议规则

下面我们来细致讲解HTTP协议

要想看到HTTP报文长什么样子，可以使用curl命令

其实HTTP报文就是一个文本，这里面使用分隔符比如空格、回车、换行符来区分他的不同部分。

解析HTTP报文

下面我们着手去用代码解析一个HTTP报文。

第一步 拆分请求行、头部、请求体
  • 请求行： 就是第一行 - 第一个回车符和换行符前的字符都是请求行
  • 头部： 请求行之后一直到遇到一个空行 -- 其实就是遇到两个连续的回车符和换行符
  • 请求体： 剩下的部分
代码语言：javascript复制
 private parse(): void {
    this.httpMessage = {} as HttpMessage;
    const messages = this.message.split('rn');
    const [head] = messages;
    const headers = messages.slice(1, -2);
    const [body] = messages.slice(-1);
    this.parseHead(head);
    this.parseHeaders(headers);
    this.parseBody(body);
  }
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第二步 解析请求行

请求结构就是 ： 请求方法 【空格】 URL 【空格】 版本号

代码语言：javascript复制
private parseHead(headStr) {
    const [method, url, version] = headStr.split(' ');
    this.httpMessage.method = method;
    this.httpMessage.url = url;
    this.httpMessage.version = version;
  }
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第三步 解析头部

头部的结构：

KEY_A : VALUE

KEY_A : VALUE

KEY_C : VALUE

代码语言：javascript复制
function parseHeaders(headers) {
    this.httpMessage.headers = {};
    for (let i = 0; i < headers.length; i  ) {
      const header = headers[i];
      const [key, value] = header.split(":");
      key = key.toLocaleLowerCase();
      value = value.trim();
      this.httpMessage.headers[key] = value;
    }
  }
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请求体

请求体就是剩下的部分无需解析

拼装HTTP响应

拼装的过程其实就是将整个过程反过来进行

代码语言：javascript复制
function format() {
  const head = `${this.version} ${this.status} ${this.message}`;
  let headers = '';
  for (let key in this.headers) {
  const value = this.headers[key];
  headers  = `${key.toLocaleLowerCase()}: ${value}rn`;
  }
  const combineData = [head, headers, this.body].join('rn');
  return combineData;
}
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实现HTTP爬虫访问百度首页

下面利用刚才写好的HTTP函数拼装一个报文调戏一下【 百度 】

代码语言：javascript复制
const net = require("net");

const createFormater = require("./http/formater");
const formater = createFormater("request");
const req = {
  method: "GET",
  url: "/",
  version: "HTTP/1.1",
  headers: { "user-agent": "curl/7.71.1", accept: "*/*" },
  body: "",
};

console.log(formater.format(req))

const client = net.connect(80, "www.baidu.com", () => {
  console.log("连接到服务器！");
  client.write(formater.format(req));
});
client.on("data", function (data) {
  console.log(data.toString());
  client.end();
});
client.on("end", function () {
  console.log("断开与服务器的连接");
});

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大家注意这段程序并没有用http协议 ，而只是向百度发送了一个tcp请求，使用的报文也是刚才我自己实现的。结果百度服务器真的应答了。调戏成功，说明我们的HTTP协议实现的不错。

实现能被Chrome访问的HTTP服务器

下面我们再来试试这个程序是否能够经受住chrome的考验

代码语言：javascript复制
const net = require("net");

const createFormater = require("./http/formater");
const formater = createFormater("response");
const res = {
  version: "HTTP/1.1",
  status: "200",
  message: "OK",
  headers: {
    date: "Sat, 04 Dec 2021 14",
    connection: "keep-alive",
    "keep-alive": "timeout=5",
    // "content-length": "19",
  },
  body: "<h1> Hello HTTP<h1>",
};

const server = net.createServer(function (connection) {
  console.log("client connected");
  connection.on("data", (data) => {
    console.log(data.toString());
  });
  connection.on("end", function () {
    console.log("客户端关闭连接");
  });
  connection.end(formater.format(res));
});
server.listen(3000, function () {
  console.log("server is listening");
});

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服务器发送请求后向浏览器发送了自己组装的应答，浏览器正确渲染的页面。这个实验也可以认为是成功的。

总结回顾

目前虽然简单的实现了HTTP协议但是还很初级，后续还会补充

  • 图片、视频、音频数据
  • cookie-session鉴权
  • 缓存实现
  • 分包上传
  • 管线化
  • Http2.0
  • Https 与RSA证书
tcp/ip http udp

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