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第一章 破冰篇

HTTP 的前世今生

  • 20 世纪 60 年代，美国国防部高等研究计划署（ARPA）建立了 ARPA 网，它有四个分布在各地的节点，被认为是如今互联网的“始祖”。
  • 然后在 70 年代，基于对 ARPA 网的实践和思考，研究人员发明出了著名的 TCP/IP 协议。
  • 并在 80 年代中期进入了 UNIX 系统内核
  • 1989 年，任职于欧洲核子研究中心（CERN）的蒂姆·伯纳斯 - 李（Tim Berners-Lee）发表了一篇论文，提出了在互联网上构建超链接文档系统的构想。这篇论文中他确立了三项关键技术。
    • URI：即统一资源标识符，作为互联网上资源的唯一身份；
    • HTML：即超文本标记语言，描述超文本文档；
    • HTTP：即超文本传输协议，用来传输超文本。
  • 20 世纪 90 年代初期，HTTP0.9 版本流行，充分验证了 Web 服务的可行性。
  • 1993 年，NCSA（美国国家超级计算应用中心）开发出了 Mosaic，是第一个可以图文混排的浏览器，随后又在 1995 年开发出了服务器软件 Apache，简化了 HTTP 服务器的搭建工作。
  • 1992 年发明了 JPEG 图像格式，1995 年发明了 MP3 音乐格式。
  • HTTP/1.0 版本在 1996 年正式发布，并不是一个“标准”，相当于一个“备忘录”。
    • 增加了 HEAD、POST 等新方法；
    • 增加了响应状态码，标记可能的错误原因；
    • 引入了协议版本号概念；
    • 引入了 HTTP Header（头部）的概念，让 HTTP 处理请求和响应更加灵活；
    • 传输的数据不再仅限于文本。
  • 1999 年，HTTP/1.1 发布了 RFC 文档，编号为 2616。它是一个“正式的标准”，相当于是互联网世界的一个“立法”。
    • 增加了 PUT、DELETE 等新的方法；
    • 增加了缓存管理和控制；
    • 明确了连接管理，允许持久连接；
    • 允许响应数据分块（chunked），利于传输大文件；
    • 强制要求 Host 头，让互联网主机托管成为可能。
  • 在 Google Chrome 浏览器的倒逼下，互联网标准化组织以 SPDY 为基础开始制定新版本的 HTTP 协议，最终在 2015 年发布了 HTTP/2，RFC 编号 7540。
    • 二进制协议，不再是纯文本；
    • 可发起多个请求，废弃了 1.1 里的管道；
    • 使用专用算法压缩头部，减少数据传输量；
    • 允许服务器主动向客户端推送数据；
    • 增强了安全性，“事实上”要求加密通信。
  • 2018 年，互联网标准化组织 IETF 提议将“HTTP over QUIC”更名为“HTTP/3”并获得批准。

HTTP 是什么？HTTP 又不是什么？

你可能会不假思索、脱口而出：“HTTP 就是超文本传输协议，也就是 HyperText Transfer Protocol。”

HTTP 是一个在计算机世界里专门在两点之间传输数据的约定和规范

在互联网世界里，HTTP 通常跑在 TCP/IP 协议栈之上，依靠 IP 协议实现寻址和路由、TCP 协议实现可靠数据传输、DNS 协议实现域名查找、SSL/TLS 协议实现安全通信。此外，还有一些协议依赖于 HTTP，例如 WebSocket、HTTPDNS 等。这些协议相互交织，构成了一个协议网，而 HTTP 则处于中心地位。

与 HTTP 相关的各种概念

互联网的正式名称是 Internet，里面存储着无穷无尽的信息资源，我们通常所说的“上网”实际上访问的只是互联网的一个子集“万维网”（World Wide Web），它基于 HTTP 协议，传输 HTML 等超文本资源，能力也就被限制在 HTTP 协议之内。

在 HTTP 协议里，浏览器的角色被称为“User Agent”即“用户代理”，意思是作为访问者的“代理”来发起 HTTP 请求。不过在不引起混淆的情况下，我们通常都简单地称之为“客户端”。

与 HTTP 相关的各种协议

  1. TCP/IP 是网络世界最常用的协议，HTTP 通常运行在 TCP/IP 提供的可靠传输基础上；

    • IP 协议是“Internet Protocol”的缩写，主要目的是解决寻址和路由问题，以及如何在两点间传送数据包。
    • TCP 协议是“Transmission Control Protocol”的缩写，意思是“传输控制协议”，它位于 IP 协议之上，基于 IP 协议提供可靠的、字节流形式的通信，是 HTTP 协议得以实现的基础。

  2. DNS 域名是 IP 地址的等价替代，需要用域名解析实现到 IP 地址的映射；

  3. URI 包含 URL 和 RUN。

    <a href="mailto：cay@horstman.com">URN</a>
<a href="<http://www.w3school.com.cn>">URL</a>

  4. HTTPS 相当于“HTTP+SSL/TLS+TCP/IP”，为 HTTP 套了一个安全的外壳。SSL 的全称是“Secure Socket Layer”，由网景公司发明，当发展到 3.0 时被标准化，改名为 TLS，即“Transport Layer Security”，但由于历史的原因还是有很多人称之为 SSL/TLS，或者直接简称为 SSL。

  5. 代理是 HTTP 传输过程中的“中转站”，可以实现缓存加速、负载均衡等功能。

常说的“四层”和“七层”到底是什么？“五层”“六层”哪去了？

第一层：物理层，网络的物理形式，例如电缆、光纤、网卡、集线器等等；

第二层：数据链路层，它基本相当于 TCP/IP 的链接层；负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用 MAC 地址来标记网络上的设备，所以有时候也叫 MAC 层。

第三层：网络层，相当于 TCP/IP 里的网际层，IP 协议就处在这一层。因为 IP 协议定义了“IP 地址”的概念，所以就可以在“链接层”的基础上，用 IP 地址取代 MAC 地址，把许许多多的局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络，在这个网络里找设备时只要把 IP 地址再“翻译”成 MAC 地址就可以了。

第四层：传输层，相当于 TCP/IP 里的传输层，这个层次协议的职责是保证数据在 IP 地址标记的两点之间“可靠”地传输，是 TCP 协议工作的层次，另外还有它的一个“小伙伴”UDP。

TCP 是一个有状态的协议，需要先与对方建立连接然后才能发送数据，而且保证数据不丢失不重复。而 UDP 则比较简单，它无状态，不用事先建立连接就可以任意发送数据，但不保证数据一定会发到对方。两个协议的另一个重要区别在于数据的形式。TCP 的数据是连续的“字节流”，有先后顺序，而 UDP 则是分散的小数据包，是顺序发，乱序收。

第五层：会话层，维护网络中的连接状态，即保持会话和同步；

第六层：表示层，把数据转换为合适、可理解的语法和语义；

第七层：应用层，面向具体的应用传输数据。

MAC 层的传输单位是帧（frame），IP 层的传输单位是包（packet），TCP 层的传输单位是段（segment），HTTP 的传输单位则是消息或报文（message）。但这些名词并没有什么本质的区分，可以统称为数据包。

域名里有哪些门道？

MAC 是物理上的唯一性质，通过 IP 抽象后，可以进行不同层次组网。