計算機網絡知識點全梳理（二.HTTP知識點總結）

HTTP基本概念

HTTP優缺點

HTTP優點（1.1）

HTTP缺點?

HTTP與HTTPS?

HTTP 與 HTTPS 的區別

HTTPS 解決 HTTP 的哪些安全問題？

HTTPS 如何解決安全問題？

HTTPS 連接建立的過程：

HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 演變

HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 的性能提升

HTTP/2 相比 HTTP/1.1 的性能改進

HTTP/2 的缺陷與 HTTP/3 的優化

總結

HTTP其他重要知識點

HTTP狀態碼

HTTP常見字段

HTTP 中的GET和POST的概念和區別

HTTP基本概念

HTTP，全稱為超文本傳輸協議（HyperText Transfer Protocol），是網絡通信的核心協議之一。它由三個關鍵概念組成：

超文本（HyperText）：指的是可以包含圖片、視頻和鏈接等多媒體元素的文本，這些元素可以鏈接到其他文檔或資源。
傳輸（Transfer）：指的是數據在網絡中的發送和接收過程，無論是從服務器到客戶端，還是反過來。
協議（Protocol）：定義了數據傳輸的規則和標準，確保不同計算機系統之間的通信能夠順利進行。

HTTP作為一種網絡協議，為計算機世界提供了一種標準化的通信方式。它規定了客戶端和服務器之間如何請求和交換超文本信息，包括各種控制指令和錯誤處理機制。

“傳輸”在HTTP中指的是數據在網絡中的移動，這不僅是簡單的數據遷移，還涉及到確保數據完整性和順序的復雜過程。HTTP通過定義請求和響應的格式，以及狀態碼等機制，確保了數據能夠在網絡中的兩點之間可靠地傳輸。

簡而言之，HTTP是網絡中數據傳輸的規則和規范，它使得不同計算機系統能夠高效、準確地交換超文本信息。

HTTP優缺點

HTTP優點（1.1）

HTTP以其簡潔性、靈活性、可擴展性、廣泛的應用和跨平臺特性而著稱：

簡潔性：HTTP的報文結構直觀，由頭部（header）和主體（body）組成，頭部信息采用易于理解的鍵值對文本格式，這降低了學習和使用的難度。
靈活性和可擴展性：HTTP協議的設計允許開發者對請求方法、URI/URL、狀態碼和頭部字段等進行自定義和擴展，提供了高度的靈活性。此外，由于HTTP工作在應用層，其下層技術可以自由變化，如HTTPS在HTTP與TCP之間增加了SSL/TLS層，而HTTP/3則采用了基于UDP的QUIC協議。
廣泛應用和跨平臺性：隨著互聯網的發展，HTTP已成為網絡通信的基石，其應用場景從桌面瀏覽器到移動應用，涵蓋了新聞閱讀、社交媒體、在線購物、金融管理、在線游戲等多種服務。HTTP的跨平臺特性意味著它能夠在各種設備和操作系統上無縫工作，這進一步擴大了其應用范圍。

HTTP缺點?

無狀態特性的雙刃劍

優勢在于減輕服務器負擔，因為服務器無需存儲會話狀態，可以更高效地分配資源。
劣勢在于執行一系列相關操作（如用戶登錄、購物、結算等）時，由于服務器無法識別這些操作的關聯性，每次都需要重新驗證用戶身份，這可能導致用戶體驗下降。

明文傳輸的雙刃劍

優勢是便于調試，因為信息以明文形式傳輸，易于通過工具如瀏覽器控制臺或Wireshark進行查看。
劣勢是信息安全風險高，因為傳輸過程中的數據容易被截獲和竊取，尤其是敏感信息如賬號密碼，可能導致用戶信息泄露。

安全性不足

HTTP不加密，通信內容可能被竊聽，增加了賬號信息泄露的風險。
不驗證通信方身份，容易受到偽裝攻擊，如訪問假冒網站，可能導致財產損失。
無法保證報文的完整性，可能遭受篡改，如網頁被植入惡意廣告。

HTTP與HTTPS?

HTTP 與 HTTPS 的區別

安全性差異

? ?HTTP（超文本傳輸協議）是一種明文傳輸協議，通信內容容易受到竊聽、篡改和偽造。?
? ?HTTPS（安全超文本傳輸協議）在 HTTP 基礎上加入了 SSL/TLS 協議，確保數據傳輸的安全性。SSL/TLS 協議通過加密通信內容，解決了 HTTP 的安全缺陷。

連接建立過程

? ?HTTP?連接相對簡單，基于 TCP 三次握手完成后即可開始數據傳輸。
? ?HTTPS?除了 TCP 三次握手外，還需要額外的 SSL/TLS 握手過程，確保安全的加密通信。

端口號

? ?HTTP?默認使用端口號 80。
? ?HTTPS?默認使用端口號 443。

證書認證

HTTPS 需要向 CA（證書頒發機構）申請并安裝數字證書，驗證服務器的身份，確保通信對象的可信度。

HTTPS 解決 HTTP 的哪些安全問題？

由于 HTTP 傳輸是明文的，因此存在以下幾種主要安全風險：

竊聽風險：通信內容可能被第三方截獲。
篡改風險：數據傳輸過程中可能被篡改，導致信息不一致。
偽裝風險：攻擊者可能偽造網站，誘導用戶輸入敏感信息。

HTTPS 通過 SSL/TLS 協議解決這些問題：

信息加密：使用加密算法保證通信內容在傳輸過程中的機密性，防止被竊聽。
數據完整性校驗：通過摘要算法（如哈希）生成數據的唯一指紋，確保數據未被篡改。
身份驗證：通過數字證書驗證服務器身份，防止偽裝攻擊。

HTTPS 如何解決安全問題？

防止竊聽：HTTPS 使用混合加密方式，即對稱加密和非對稱加密結合，確保信息在傳輸過程中加密，防止第三方監聽。
防止篡改：使用消息摘要算法（如哈希算法），生成數據的獨特“指紋”，驗證數據完整性。如果數據被篡改，接收方會檢測到。
防止偽裝：服務器通過數字證書提供公鑰，客戶端通過 CA 機構驗證證書，確保服務器的身份真實可信，避免中間人攻擊。

HTTPS 連接建立的過程：

HTTPS 使用 SSL/TLS 協議建立加密連接。整個過程涉及四次信息交互，確保通信的機密性、完整性與身份驗證。具體流程如下：

1.ClientHello：客戶端向服務器發起加密通信請求，發送以下信息：

? ?支持的 SSL/TLS 協議版本（如 TLS 1.2）。
? ?客戶端生成的隨機數（用于生成會話秘鑰）。
? ?支持的加密套件列表（如 RSA 加密算法）。

2.ServerHello：服務器響應客戶端請求，發送以下信息：

? ?確認 SSL/TLS 協議版本，若瀏覽器不支持則關閉連接。
? ?服務器生成的隨機數（用于生成會話秘鑰）。
? ?確定使用的加密套件。
? ?服務器的數字證書（包含公鑰）。

3. 客戶端響應：客戶端通過 CA 的公鑰驗證服務器證書，并使用服務器公鑰加密以下內容：

? ??生成的隨機數（pre-master key）。
? ??加密通信算法改變通知，指示后續通信使用會話秘鑰加密。
? ??客戶端握手結束通知，并將前述數據摘要發送給服務器。

4. 服務器響應：服務器收到客戶端的 pre-master key 后，通過協商的加密算法計算會話秘鑰。然后，發送以下信息：

? ?加密通信算法改變通知。
? ?服務器握手結束通知，并將數據摘要發送給客戶端進行驗證。

至此，SSL/TLS 握手完成，客戶端與服務器可以開始使用會話秘鑰加密的通信。

HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3 演變

HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 的性能提升

HTTP/1.1 相比于 HTTP/1.0 進行了多項性能改進，主要包括：

TCP 長連接

HTTP/1.0 是基于短連接的，每次請求都需要建立和關閉一個新的 TCP 連接，這會帶來較大的性能開銷。
HTTP/1.1 引入了 TCP 長連接，即一個 TCP 連接可以復用多個 HTTP 請求和響應，避免了重復的連接建立與關閉，顯著減少了延遲和開銷。

管道化（Pipelining）

HTTP/1.1 支持管道化傳輸，即客戶端可以在等待第一個請求的響應時繼續發送后續請求，而不要等待每個請求的回應。這種方式降低了整體響應時間，提升了請求的處理效率。

盡管如此，HTTP/1.1 仍然存在一些性能瓶頸，主要包括

頭部未壓縮：HTTP/1.1 中的請求和響應頭信息未經過壓縮，頭部信息過多時會增加延遲。
冗長的頭部信息：每次請求都需要發送相同的頭部信息，造成不必要的數據傳輸浪費。
隊頭阻塞：由于 HTTP/1.1 中的請求是按順序處理的，如果服務器響應慢，后續請求會被阻塞，導致延遲。
缺乏請求優先級控制：無法靈活控制哪些請求應優先響應，容易影響性能。
請求發起方向限制：HTTP/1.1 仍然只能由客戶端發起請求，服務器只能被動響應。

HTTP/2 相比 HTTP/1.1 的性能改進

HTTP/2 引入了一系列創新的技術，解決了 HTTP/1.1 中的多項性能瓶頸：

頭部壓縮

HTTP/2 使用 HPACK算法對頭部信息進行壓縮，尤其是當多個請求包含相同或相似的頭部時，協議會去除重復的部分，減少了傳輸的冗余。
客戶端和服務器維護一張頭部表，使用索引來標識已經發送過的頭部字段，避免重復傳輸相同數據，顯著提高了效率。

二進制格式

HTTP/2 改用二進制格式，將請求和響應的頭部與數據體都封裝為二進制幀（frame），而不是像 HTTP/1.1 那樣使用純文本格式。
二進制格式更加高效，計算機可以直接解析，而不需要額外的文本解析步驟，提升了數據傳輸速度。

多路復用（Multiplexing)

HTTP/2 支持多路復用，即在一個 TCP 連接中并發處理多個請求和響應，而不必按順序逐個處理。這樣避免了 HTTP/1.1 中的隊頭阻塞（Head-of-line blocking）問題，大幅度提高了連接的效率。

流控制和優先級

HTTP/2 允許客戶端指定請求的優先級，服務器可以根據優先級響應高優先級的請求，減少延遲。通過流控制，HTTP/2 能在同一連接中根據網絡情況靈活地管理數據流，確保高效的數據傳輸。

服務器推送（Server Push)

HTTP/2 引入了服務器推送機制，服務器可以主動推送客戶端可能需要的資源（如 JS、CSS 文件），即便客戶端未明確請求。

HTTP/2 的缺陷與 HTTP/3 的優化

盡管 HTTP/2 在性能上有顯著提升，但它仍然存在一些問題，主要與底層的 TCP 協議有關：

丟包問題：在 HTTP/2 中，多個請求共享一個 TCP 連接，如果出現丟包，整個連接中的所有請求都會受到影響，導致延遲。
請求阻塞：盡管 HTTP/2 可以同時發送多個請求，但如果一個請求發生丟包，仍然會導致其他請求的阻塞，這個問題與 TCP 協議本身的流量控制機制密切相關。

為了解決 HTTP/2 中的這些問題，HTTP/3 引入了新的協議設計，主要變化包括：

基于 QUIC 協議

HTTP/3 底層使用了 QUIC（Quick UDP Internet Connections）協議，替代了傳統的 TCP 協議。QUIC 是基于UDP的協議，UDP 本身沒有隊頭阻塞的問題，因此不會因為丟包導致整個連接的阻塞。
QUIC 實現了類似于 TCP 的可靠性，但比 TCP 更高效，因為它減少了連接建立的延遲，并且能夠更靈活地處理丟包問題。

減少握手次數

HTTP/3 將 TCP 握手和 TLS 握手?的過程合并，減少了傳統 6 次交互（3 次 TCP 握手 + 3 次 TLS 握手）為 3 次，顯著降低了建立連接的延遲。

改進的頭部壓縮

HTTP/3 使用 QPack頭部壓縮算法，相較于 HTTP/2 的 HPACK，QPack 進一步優化了頭部壓縮的效率。

流的獨立性

由于 QUIC 允許每個流獨立于其他流進行傳輸，HTTP/3 可以在流之間靈活處理丟包，確保不會因為某個流的丟包影響到其他流。

總結

HTTP/1.1?相較于 HTTP/1.0 引入了 TCP 長連接和管道化技術，有效減少了連接建立的開銷，提升了傳輸效率，但仍然面臨頭部壓縮不足、隊頭阻塞等瓶頸。
HTTP/2在此基礎上進一步改進了性能，主要通過頭部壓縮、二進制格式、多路復用、服務器推送等技術提升了響應速度，并解決了隊頭阻塞問題。
HTTP/3?則通過基于 QUIC 協議，改用 UDP 解決了 HTTP/2 的丟包和隊頭阻塞問題，進一步優化了連接的效率和可靠性。