深入浅出HTTP，从开始到放弃（第三章）—— HTTP 报文内的 HTTP消息

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第三章 HTTP 报文内的 HTTP消息

HTTP 通信过程包括从客户端发往服务器端的请求及从服务器端返回客户端的响应。本章就让我们来了解一下请求和响应是怎样运作的。

HTTP 报文

用于 HTTP 协议交互的信息被称为 HTTP 报文。请求端（客户端）的HTTP 报文叫做请求报文，响应端（服务器端）的叫做响应报文。HTTP 报文本身是由多行（用 CR+LF 作换行符）数据构成的字符串文本。HTTP 报文大致可分为报文首部和报文主体两块。两者由最初出现的空行（CR+LF）来划分。通常，并不一定要有报文主体。

HTTP 报文的结构

HTTP 报文的结构 描述
报文首部 服务器端或客户端需处理的请求或响应的内容及属性
空行（CR+LF） CR(回车符，0x0d)和LF（换行符，0x0a）
报文主体 应被发送的数据

请求报文及响应报文的结构

请求报文和响应报文的结构

请求报文和响应报文的结构

请求报文和响应报文实例

请求报文和响应报文的结构

请求报文和响应报文的首部内容由以下数据组成。现在出现的各种首部字段及状态码稍后会进行阐述。

首部内容组成 描述
请求行 包含用于请求的方法，请求 URI 和 HTTP 版本。
状态行 包含表明响应结果的状态码，原因短语和 HTTP 版本。
首部字段 包含表示请求和响应的各种条件和属性的各类首部。一般有 4 种首部，分别是：通用首部、请求首部、响应首部和实体首
其他 可能包含 HTTP 的 RFC 里未定义的首部（Cookie 等）。

编码提升传输速率

HTTP 在传输数据时可以按照数据原貌直接传输，但也可以在传输过程中通过编码提升传输速率。通过在传输时编码，能有效地处理大量的访问请求。但是，编码的操作需要计算机来完成，因此会消耗更多的 CPU 等资源。

报文主体和实体主体的差异

  • 报文（message）

    是 HTTP 通信中的基本单位，由 8 位组字节流（octet sequence，其中 octet 为 8 个比特）组成，通过 HTTP 通信传输。

  • 实体（entity）

    作为请求或响应的有效载荷数据（补充项）被传输，其内容由实
    体首部和实体主体组成。

HTTP 报文的主体用于传输请求或响应的实体主体。通常，报文主体等于实体主体。只有当传输中进行编码操作时，实体主体的内容发生变化，才导致它和报文主体产生差异。报文和实体这两个术语在之后会经常出现，请事先理解两者的差异。

压缩传输的内容编码

向待发送邮件内增加附件时，为了使邮件容量变小，我们会先用 ZIP压缩文件之后再添加附件发送。HTTP 协议中有一种被称为内容编码的功能也能进行类似的操作。内容编码指明应用在实体内容上的编码格式，并保持实体信息原样压缩。内容编码后的实体由客户端接收并负责解码。

内容编码

常用的内容编码有以下几种。

  • gzip（GNU zip）
  • compress（UNIX 系统的标准压缩）
  • deflate（zlib）
  • identity（不进行编码）

分割发送的分块传输编码

在 HTTP 通信过程中，请求的编码实体资源尚未全部传输完成之前，浏览器无法显示请求页面。在传输大容量数据时，通过把数据分割成多块，能够让浏览器逐步显示页面。
这种把实体主体分块的功能称为分块传输编码（Chunked TransferCoding）。

分块传输编码

分块传输编码会将实体主体分成多个部分（块）。每一块都会用十六进制来标记块的大小，而实体主体的最后一块会使用“0(CR+LF)”来标记。
使用分块传输编码的实体主体会由接收的客户端负责解码，恢复到编码前的实体主体。
HTTP/1.1 中存在一种称为传输编码（Transfer Coding）的机制，它可以在通信时按某种编码方式传输，但只定义作用于分块传输编码中。

发送多种数据的多部分对象集合

发送邮件时，我们可以在邮件里写入文字并添加多份附件。这是因为采用了 MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途因特网邮件扩展）机制，它允许邮件处理文本、图片、视频等多个不同类型的数据。例如，图片等二进制数据以 ASCII 码字符串编码的方式指明，就是利用 MIME 来描述标记数据类型。而在 MIME 扩展中会使用一种称为多部分对象集合（Multipart）的方法，来容纳多份不同类型的数据。
相应地，HTTP 协议中也采纳了多部分对象集合，发送的一份报文主体内可含有多类型实体。通常是在图片或文本文件等上传时使用。多部分对象集合包含的对象如下。

  • multipart/form-data

    在 Web 表单文件上传时使用。

  • multipart/byteranges

    状态码 206（Partial Content，部分内容）响应报文包含了多个范围的内容时使用。

  • multipart/form-data

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    Content-Type: multipart/form-data; boundary=AaB03x
    --AaB03x
    Content-Disposition: form-data; name="field1"
    Joe Blow
    --AaB03x
    Content-Disposition: form-data; name="pics"; filename="file1.txt"
    Content-Type: text/plain
    ...（file1.txt的数据）...
    --AaB03x--

  • multipart/byteranges

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    HTTP/1.1 206 Partial Content
    Date: Fri, 13 Jul 2012 02:45:26 GMT
    Last-Modified: Fri, 31 Aug 2007 02:02:20 GMT
    Content-Type: multipart/byteranges; boundary=THIS_STRING_SEPARATES
    --THIS_STRING_SEPARATES
    Content-Type: application/pdf
    Content-Range: bytes 500-999/8000
    ...（范围指定的数据）...
    --THIS_STRING_SEPARATES
    Content-Type: application/pdf
    Content-Range: bytes 7000-7999/8000
    ...（范围指定的数据）...
    --THIS_STRING_SEPARATES--

在 HTTP 报文中使用多部分对象集合时，需要在首部字段里加上Content-type。有关这个首部字段，我们稍后讲解。
使用 boundary 字符串来划分多部分对象集合指明的各类实体。在boundary 字符串指定的各个实体的起始行之前插入“–”标记（例如：–AaB03x、–THIS_STRING_SEPARATES），而在多部分对象集合对应的字符串的最后插入“–”标记（例如：–AaB03x–、–THIS_STRING_SEPARATES–）作为结束。多部分对象集合的每个部分类型中，都可以含有首部字段。

获取部分内容的范围请求

以前，用户不能使用现在这种高速的带宽访问互联网，当时，下载一个尺寸稍大的图片或文件就已经很吃力了。如果下载过程中遇到网络中断的情况，那就必须重头开始。

为了解决上述问题，需要一种可恢复的机制。所谓恢复是指能从之前下载中断处恢复下载。要实现该功能需要指定下载的实体范围。像这样，指定范围发送的请求叫做范围请求（Range Request）。
对一份 10 000 字节大小的资源，如果使用范围请求，可以只请求5001~10 000 字节内的资源。

获取部分内容的范围请求

执行范围请求时，会用到首部字段 Range 来指定资源的 byte 范围。byte 范围的指定形式如下。

  • 5001~10 000 字节

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    Range: bytes=5001-10000

  • 从 5001 字节之后全部的

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    Range: bytes=5001-

  • 从一开始到 3000 字节和 5000~7000 字节的多重范围

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    Range: bytes=-3000, 5000-7000

针对范围请求，响应会返回状态码为 206 Partial Content 的响应报文。另外，对于多重范围的范围请求，响应会在首部字段 Content-Type 标明 multipart/byteranges 后返回响应报文。

如果服务器端无法响应范围请求，则会返回状态码 200 OK 和完整的实体内容。

内容协商返回最合适的内容

同一个 Web 网站有可能存在着多份相同内容的页面。比如英语版和中文版的 Web 页面，它们内容上虽相同，但使用的语言却不同。当浏览器的默认语言为英语或中文，访问相同 URI 的 Web 页面时，
则会显示对应的英语版或中文版的 Web 页面。这样的机制称为内容协商（Content Negotiation）。

内容协商机制是指客户端和服务器端就响应的资源内容进行交涉，然后提供给客户端最为适合的资源。内容协商会以响应资源的语言、字符集、编码方式等作为判断的基准。包含在请求报文中的某些首部字段（如下）就是判断的基准。这些首部字段的详细说明请参考下一章。

  • Accept
  • Accept-Charset
  • Accept-Encoding
  • Accept-Language
  • Content-Language

内容协商技术有以下3中类型

内容协商技术 描述
服务器驱动协商（Server-driven Negotiation） 由服务器端进行内容协商。以请求的首部字段为参考，在服务器端自动处理。但对于用户来说，以浏览器发送的消息作为判定的依据，并不一定能筛选出最优内容。
客户端驱动协商（Agent-driven Negotiation） 由客户端进行内容协商的方式。用户从浏览器显示的可选列表中手动选择。还可以利用JavsScript脚本在Web页面上自动进行上述选择。比如按 OS 的类型或浏览器类型，自行切换成 PC 版页面或手机版页面
透明协商（Transparent Negotiation） 是服务器驱动和客户端驱动的结合体，是由服务器端和客户端各自进行内容协商的一种方法。

参考链接：https://book.douban.com/subject/25863515/

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