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HTTP协议与web服务器

news 来源：原创 2025/8/21 21:16:54

HTTP协议与web服务器

一、浏览器与服务器通信过程

1.1 域名解析与连接建立

1.2 数据交互

1.3 连接管理

二、HTTP请求报头

2.1 请求行

2.2 请求报头

2.3 空行

2.4 请求体

三、HTTP应答报头

3.1 http应答报文头部信息

1. 状态行

2. 服务器名称

3. 数据长度

4. 内容类型

5. 分隔符

3.2 应答状态

1. 信息性状态码（100-199）

2. 成功状态码（200-299）

3. 重定向状态码（300-399）

4. 客户端错误状态码（400-499）

5. 服务器错误状态码（500-599）

四、web服务器的C语言实现

一、浏览器与服务器通信过程

浏览器与web服务器在应用层通信使用的是HTTP协议80号端口（超文本传输协议）（https443端口），HTTP协议在传输层使用的是TCP协议，那么浏览器需要和web服务器三次握手建立连接后，才可以发送HTTP请求报文，服务器收到请求报文后，向浏览器回复HTTP应答报文

IP 地址是由数字组成的，例如 192.168.1.1 ，难以记忆。而域名如 baidu.com 更便于人们记忆和使用。用户在浏览器地址栏输入域名，就能访问对应的网站或服务器，无需记住复杂的 IP 地址。

1.1 域名解析与连接建立

浏览器要访问 `www.baidu.com`

域名解析：通过 DNS（域名系统）将域名解析为对应的 IP 地址。

连接请求：使用 `connect()` 函数，指定解析出的 IP 地址和 HTTP 协议默认端口 `80` （现在也常用 443 端口用于 HTTPS ）来发起连接请求。

建立连接：浏览器与 HTTP 服务器通过三次握手建立 TCP 连接。三次握手过程为：客户端发送 SYN 报文段；服务器收到后，回复 SYN + ACK 报文段；客户端再发送 ACK 报文段，至此连接建立成功。

1.2 数据交互

浏览器发送请求报文：连接建立后，浏览器向 HTTP 服务器发送 HTTP 请求报文，请求报文中包含请求方法（如 GET、POST 等）、请求资源路径、协议版本等信息。

服务器应答报文：服务器接收到请求报文后，进行处理并回复 HTTP 应答报文，应答报文中包含状态码（如 200 表示成功）、响应头（包含内容类型、长度等信息）和响应体（如网页内容）。

1.3 连接管理

短连接：数据交互完成后，通过 `close` 关闭连接。这种方式适用于一次简单的请求 - 响应交互场景，每次请求都要重新建立和关闭连接，开销相对较大。

长连接：保持连接不关闭，后续浏览器可在该连接上继续向服务器发送请求，避免了重复建立连接的开销，适用于需要频繁交互的场景，如网页中包含多个资源需多次请求的情况。

二、HTTP请求报头

HTTP请求报头的主要作用是为服务器提供关于客户端请求的详细信息，以便服务器能够正确地处理请求并返回合适的响应。这些报头信息对于确保HTTP通信的有效性和安全性至关重要。一个完整的HTTP请求由请求行、请求报头、空行和请求体（对于某些请求方法如POST）组成。

2.1 请求行

请求行包括三个部分：HTTP方法、请求的资源路径（URI）和HTTP协议版本。它们之间用空格分隔。

GET /index.html HTTP/1.0\r\n

GET：这是一个HTTP方法，表示请求获取资源。其他常用的HTTP方法还包括POST（提交数据）、PUT（更新资源）、DELETE（删除资源）等。
/index.html：这是请求的资源路径，表示客户端希望从服务器获取/index.html这个文件。
HTTP/1.0：这是HTTP协议的版本，表示客户端使用的是HTTP 1.0版本。HTTP协议已经发展到1.1和2版本，每个版本都有一些改进和新特性。
\r\n：这是回车换行符，用于分隔HTTP请求的各个部分。在HTTP协议中，回车换行符（CRLF）是一个重要的分隔符。

2.2 请求报头

请求报头由多个字段组成，每个字段都包含一个名称和一个值，名称和值之间用冒号（:）分隔，字段之间用换行符（CRLF，即\r\n）分隔。请求报头提供了客户端环境、请求体信息、缓存控制等数据。

User-Agent：这个头部字段告诉服务器，发起请求的客户端应用程序是什么。在这个例子中，Wget/1.12表示这是一个使用Wget工具（一个命令行下载工具）发起的请求，版本是1.12。
Host：这个头部字段指定了请求的目标主机。在这个例子中，192.168.141.128是目标服务器的IP地址。这个字段在服务器使用虚拟主机时特别重要，因为它帮助服务器确定请求应该路由到哪个网站。
Connection：这个头部字段指定了连接的管理方式。在这个例子中，close表示请求完成后，服务器应该关闭连接。另一个常用的值是keep-alive，表示服务器应该保持连接打开，以便可以复用这个连接来发送更多的请求。

2.3 空行

请求报头之后是一个空行，用于分隔请求报头和请求体（如果有的话）。这个空行不包含任何内容，仅由CRLF组成。

格式：\r\n

2.4 请求体

请求体包含客户端向服务器发送的数据。请求体通常用于POST、PUT等方法，GET请求通常不包含请求体。

GET：
- 用于请求指定资源的数据。
- 不应包含请求体（请求体在GET请求中被忽略）。
- 可被缓存、收藏为书签和保留历史记录。
POST：
- 用于向指定资源提交数据，请求服务器进行处理（例如提交表单或上传文件）。
- 可以包含请求体，其中包含要提交给服务器的数据。
- 不可被缓存，也不会保存到历史记录中。
PUT：
- 上传某个资源
- 可以包含请求体，其中包含要更新的资源数据。
- 有幂等性，多次执行相同操作结果相同。
DELETE：
- 删除指定的资源。
- 可以包含请求体，尽管通常不包含。
- 有幂等性。
HEAD：
- 类似于GET请求，但不返回响应体。
- 用于获取资源的元数据，如响应头。
- 不应包含请求体。
OPTIONS：
- 用于描述目标资源的通信选项。
- 可以包含请求体。
PATCH：
- 用于对已知资源进行部分修改。
- 可以包含请求体，其中包含要应用的部分修改。
- 不像PUT那样要求幂等性。
CONNECT：
- 用于将连接改为管道方式的代理服务器。
- 通常用于SSL加密服务器的连接（通过HTTP隧道技术）。
- 可以包含请求体。

三、HTTP应答报头

3.1 http应答报文头部信息

1. 状态行

HTTP/1.0 200 OK\r\n

HTTP/1.0：指定了HTTP协议的版本，这里是1.0版本。
200：状态码，表示请求已成功处理。
OK：状态码的描述，进一步说明了状态码的含义。在这里，它表明请求成功并且服务器返回了请求的资源。
\r\n：回车换行符，用于分隔状态行和后续的响应报头。

2. 服务器名称

Server: MYWEB/1.0\r\n

Server：这是一个通用报头字段，用于指定处理请求的服务器软件的信息。
MYWEB/1.0：服务器软件的名称和版本。在这个例子中，服务器软件名为MYWEB，版本为1.0。

3. 数据长度

Content-Length: 8024\r\n

Content-Length：这是一个实体报头字段，用于指定实体主体（即响应体）的长度，单位是字节。
8024：响应体的长度为8024字节。

4. 内容类型

Content-Type: text/html;charset=utf-8\r\n

Content-Type：这是一个实体报头字段，用于指定实体主体的媒体类型。
text/html：指定响应体的媒体类型为HTML文档。
charset=utf-8：指定字符编码为UTF-8，这意味着响应体中的文本数据使用UTF-8编码。

5. 分隔符

\r\n

这个回车换行符（CRLF）用于分隔HTTP响应报头和响应体。它标志着响应报头的结束和响应体的开始。

这个HTTP响应报文头部提供了关于响应的基本信息，包括协议版本、状态码、服务器软件信息、响应体长度和内容类型。这些信息对于客户端（如浏览器）正确解析和处理响应内容至关重要

3.2 应答状态

HTTP应答状态码是服务器对客户端请求的响应结果的数字代码。这些状态码帮助客户端理解请求是否成功，以及如果失败，失败的原因是什么。

HTTP状态码分为五类，每类状态码都表示不同的结果类型：

1. 信息性状态码（100-199）

这些状态码表示临时的响应，请求正在处理中，并且客户端可能需要执行一些操作才能继续。

100 Continue：服务器已收到请求的初始部分，客户端可以继续发送请求的剩余部分。
101 Switching Protocols：服务器同意客户端的请求，将交换协议，例如切换到WebSocket协议。
102 Processing：服务器已收到并正在处理请求，但没有响应可用。

2. 成功状态码（200-299）

这些状态码表示请求已成功处理。

200 OK：请求成功，服务器返回请求的资源。
201 Created：请求成功，服务器创建了新的资源。
202 Accepted：请求已接受，但尚未处理完成。
204 No Content：服务器成功处理了请求，但没有返回任何内容。
206 Partial Content：服务器成功处理了部分内容请求。

3. 重定向状态码（300-399）

这些状态码表示请求的资源已被移动到新的URL，客户端需要使用新的URL重新发起请求。

300 Multiple Choices：请求的资源有多个响应可供选择。
301 Moved Permanently：请求的资源已被永久移动到新的URL。
302 Found：请求的资源临时移动到新的URL。
304 Not Modified：自从上次请求后，资源没有被修改，客户端可以使用缓存的版本。
307 Temporary Redirect：请求的资源临时移动到新的URL，但应使用原始请求方法发起新请求。

4. 客户端错误状态码（400-499）

这些状态码表示客户端请求有错误，服务器无法处理。

400 Bad Request：服务器无法理解客户端的请求。
401 Unauthorized：请求需要用户的身份验证。
403 Forbidden：服务器理解请求，但拒绝执行。
404 Not Found：服务器找不到请求的资源。
405 Method Not Allowed：请求方法（如POST、GET等）不被允许。

5. 服务器错误状态码（500-599）

这些状态码表示服务器在处理请求时遇到错误，无法完成请求。

500 Internal Server Error：服务器遇到意外情况，无法完成请求。
503 Service Unavailable：服务器暂时过载或维护，无法处理请求。

一、浏览器与服务器通信过程

1.1 域名解析与连接建立

1.2 数据交互

1.3 连接管理

二、HTTP请求报头

2.1 请求行

2.2 请求报头

2.3 空行

2.4 请求体

三、HTTP应答报头

3.1 http应答报文头部信息

1. 状态行

2. 服务器名称

3. 数据长度

4. 内容类型

5. 分隔符

3.2 应答状态

1. 信息性状态码（100-199）

2. 成功状态码（200-299）

3. 重定向状态码（300-399）

4. 客户端错误状态码（400-499）

5. 服务器错误状态码（500-599）

四、web服务器的C语言实现

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